KARYA ILMIAH
TEKNOLOGI MASA DEPAN ”NANOTEKNOLOGI”
Disusun Oleh :
MARIO E. POLI 020213044
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS SAM RATULANGI FAKULTAS TEKNIK MANADO 2006
ABSTRAK
Nanoteknologi atau nanosains adalah ilmu pengetahuan dan teknologi pada skala nanometer, atau sepermilyar meter. Richard Feynman dalam ceramahnya yang berjudul “There is plenty room at the bottom” pada tahun 1959, mengemukakan bahwa, seorang fisikawan mampu membuat senyawa dengan struktur apapun yang diinginkan seorang kimiawan, dengan cara menyusun atomatom yang diperlukan, dan merangkainya berdasarkan hukum fisika untuk membentuk senyawa baru tersebut. Berdasarkan pandangan ini, pendekatan yang dipergunakan berbeda dengan pendekatan teknologi sekarang yaitu bersifat bottom up atau bisa disebut molekular teknologi karena berusaha membangun suatu produk atom demi atom atau molekul demi molekul. Pendekatan ini memiliki keunggulan utama dibandingkan teknologi konvensional yaitu kemampuannya untuk memanipulasi material dengan fleksibel sesuai keinginan desainernya sebagai akibat pengontrolan pada level molekul. Hasil dari keunggulan ini adalah produk hampir tanpa cacat, tidak adanya atau sedikit limbah yang dihasilkan dan hemat energi. Ilmuwan yang terkenal dalam konsep nanoteknologi adalah K.E. Drexler. Drexler mengembangkan nanoteknologi molekular dengan meniru apa yang terjadi pada sel. Hukum ini selanjutnya disebut Drexlerian Nanoteknologi dengan idenya yang disebut assembler. Assembler ini bertindak seperti tangan robot pada pabrik skala makro, yang menaruh atom/molekul pada tempat yang diinginkan. Selanjutnya dengan menggunakan assembler-assembler level awal yang menyusul blok bangunan berupa atom, assembler-assembler pada ukuran yang lebih besar dibangun. Pada ukuran ini, blok bangunannya berupa molekul. Kemudian assembler yang lebih besar dibangun, dan seterusnya hingga produk-produk biasa berukuran makro dapat terbuat. Perbedaan dengan metode konvensional adalah, produk nanoteknologi molekular ini lebih kuat, prosesnya hemat energi dan presisinya hingga level atom. Untuk mempermudah prosesnya, assemblerassembler tingkat awal dilengkapi dengan kemampuan swa-replikasi (selfreplication).
Investasi untuk nanoteknologi sangat tinggi yang didominasi oleh amerika dan jepang menyusul negara eropa barat dengan jumlah total 434 juta USD.
Investasi
memproduksi,
tersebut
elektronik,
dialokasikan farmasi
dan
pada
bidang-bidang:
kesehatan
dan
manufaktur
industri
kimia.
Nanoteknologi datang dengan berbagai aspek yaitu kemampuan untuk mengatasi persoalan polusi dan merupakan teknologi yang ramah lingkungan. kemajuan teknologi di dunia masa mendatang ditopang tiga teknologi yang saling berhubungan dan saling mempercepat. Ketiga hal ini yaitu Nanoteknologi, Rekayasa Biologi (bio engineering) dan Teknologi Informasi (information technology).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala rahmat dan kasihNya kepada kita selama ini. Terlebih di dalam melaksanakan tugas dan tanggung jawab sebagai mahasiswa, sehingga Karya Ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik. Karya Ilmiah ini disusun berdasarkan literatur yang ada, disamping itu diambil dalam berbagai situs internet. Karya Ilmiah ini memberikan suatu aspirasi bagi mahasiswa untuk meningkatkan pengetahuan dan wawasan khususnya tentang nanoteknologi. Di sisi lain, banyak manfaat yang dapat diperoleh pada setiap mahasiswa dalam melakukan tugas dan tanggung jawab sebagai harapan bangsa. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Karya Ilmiah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis mengharapkan arahan dari seluruh Dosen, khusususnya Dosen Pembimbing Ir. F. Marentek, MT dan G. M.ch Mangindaan, ST dan Para Dosen yang melakukan Seleksi Mahasiswa Berprestasi Fakultas Teknik Universitas Sam Ratulangi dalam penyempurnaan Karya Ilmiah ini. Dengan tangan tangan terbuka Penulis menerima berbagai saran, kritik, dan arahan dari pembaca khususnya reken-rekan mahasiswa. Atas bantuan dan segala dukungan dari berbagai pihak baik secara moral maupun spiritual, penyusun ucapkan terima kasih. Semoga Karya Ilmiah ini dapat berguna bagi kita semua Manado, Juni 2006
Penyusun
DAFTAR ISI
ABSTRAK KATA PENGANTAR
i
DAFTAR ISI
ii
DAFTAR GAMBAR
iii
BAB I PENDAHULUAN
a. Latar Belakang...................................................................................1 b. Tujuan................................................................................................1 c. Pembatasan Masalah..........................................................................1
BAB II PENGENALAN NANOTEKNOLOGI a. Atom dan Ion......................................................................................2 b. Molekul dan bahan.............................................................................4 c. Kenapa harus kecil?............................................................................7 d. Nano Teknologi Mengambil Contoh Dari Alam................................9 e. Alat Analisa Dan Karakterisasi Nano Teknologi...............................17
BAB III PROSPEK DAN PERKEMBANGAN NANOTEKNOLOGI SEBAGAI TEKNOLOGI MASA DEPAN
a. Aktifitas Riset Nanoteknologi............................................................21 b. Nanoteknologi Mengatasi Persoalan Polusi.......................................23 c. Tiga Teknologi Masa Depan..............................................................24 d. Nanoteknologi, Revolusi IPTEK dan Industri....................................25 e. Perkembangan Nanoteknologi masa depan........................................26
KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................28 DAFTAR PUSTAKA
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Model Atom J.J Thompson
2
Gambar 2. Polimer (rantai molekul)
6
Gambar 4. susunan molekul grafit
7
Gambar 5. susunan Molekul berlian
7
Gambar 6. Bakteri Cynobacteria
10
Gambar 7. hasil cloning domba
11
Gambar 8. adenine, guanine, cytosine dan thymine dalam Molekul DNA 12 Gambar 9.Pembuktian Adleman (Rantai DNA double-helix dengan asumsi 5 kota)
13
Gambar 10. Ilustrasi mesin yang mampu membuat dirinya sendiri (selfreproduction)
16
Gambar 11. Robot Nano yang bekerja dengan sendirinya
16
Gambar 12. Heinrich Rohrer dan Gerd Karl
17
Gambar 13. Sistem kerja Scan Tunneling Microscopy
18
Gambar 14. Alat Scan Tunneling Microscopy
18
Gambar 15. Bentuk 3 dimensi yang dihasilakan oleh STM
19
Gambar 16. Jarum AFM yang digerakan sepanjang permukaan stuktur atom
19
Gambar 17. Alat Atomic Force Microscope
20
Gambar 18. Perbandingan anggaran riset per tahun bidang nanoteknologi 21
PENDAHULUAN
a.
Latar Belakang Perkembangan zaman yang sangat pesat menghasilkan teknologi yang
semakin tinggi pula dan para ahli fisika, biologi, kimia dan lainnya berlombalomba untuk menciptakan teknologi yang semakin tinggi, tepat guna dan bebas polusi. Dengan ditemukannya teknologi nano tanpa disadari kita sudah berada didepan revolusi iptek yang akan membawah dampak yang sangat berpengaruh dalam segala aspek kehidupan manusia. Nanoscience adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari segala sesuatu yang berkaitan dengan materi yang berukuran 0,1 nm sampai 100 nm. Sedangkan nano teknologi merupakan teknologi yang berusaha mengembangkan dan memanfaatkan semua yang sudah dipelajari dalam nano science. Nano teknologi dapat mengubah suatu bahan/ material yang tidak berguna dengan menyusun kembali susunan unsusr-unsurnya. Mengingat dasyatnya dampak yang akan dihasilkan oleh teknologi nano pada masa mendatang maka perlu untuk dibahas apa sebenarnya nanoteknologi, apa kelebihan dibandingkan teknologi konvensianal, bagaimanana penerapannya dan bagaimana prospeknya untuk masa depan. Setelah dibahas tentang nanoteknologi diharapkan dapat mengetahui apa sebenarnya nano teknologi dan dapat mengetahui perkembangan yang ada, juga agar supaya mempersiapkan diri pada revolusi iptek yang akan terjadi.
b.
Metode Untuk mencapai tujuan dari penulisan makalah ini maka metode yang
diambil dalam menyusun makalah ini adalah yaitu dengan menentukan topik serta permasalahan yang akan dibahas. Sebagai sumber awal kemudian diadakan pengkajian terhadap literatur yang berhubungan dengan nanoteknologi dengan cara studi internet, studi kepustakaan yang berhubungan dengan pembahasan pada pada penulisan karya ilmiah ini.
PENGENALAN NANO TEKNOLOGI
Sesuai dengan namanya, nanoteknologi atau nanosains adalah ilmu pengetahuan dan teknologi pada skala nanometer, atau sepermilyar meter. Nano teknologi merupakan suatau teknologi yang dihasilkan dari pemanfaatan sifatsifat molekul atau struktur atom apabila berukuran nanometer. Jadi apabila molekul atau struktur dapat dibuat dalam ukuran nanometer maka akan dihasilakan sifat-sifat baru yang luar biasa. Sifat-sifat baru inilah yang dimanfaatkan untuk keperluan teknologi, sehingga teknologi ini disebut nano teknologi. Sebelum membahas lebih jauh tentang nano teknologi perlu dibahas tentang apa yang dimaksud dengan atom, molekul dan elektron dan bidang ilmu yang berkaitan dengan nano teknologi.
a. Atom dan Ion Jika sebuah benda dibagi-bagi menjadi bagian kecil secara terus-menerus maka pada suatu saat akan sampai pada bagian terkecil yang tidak dapat dibagibagi lagi yang disebut atom. Atom adalah bagian terkecil dari suatu benda, hal ini yang diungkapkan oleh Demokritus (460-370 SM). Kemudian para ahli menemukan keberadaan elektron dalam atom yang diawali oleh pengamatan J.J Thompson. Lalu disusul dengan penemuan proton, netron, dan partikel inti oleh para ahli fisika, ternyata proton dan netron ini pun masih tersusun oleh partikelpartikel yang lebih kecil yang dikenal sebagai quarks(kuark). Namun demikian istilah atom tetap digunakan walaupun disadari bahwa atom bukan lagi bagian terkecil dari suatu benda. Pengertian ini masih relevan dalam analisa fisika dan teknik.
Gambar 1. Model Atom J.J Thompson
Dalam nano teknologi pijakan utamanya adalah atom yang didalamnya terdapat elektron yang bergerak mengelilingi inti atom yang terdiri dari proton dan netron yang jumlahnya tergantung dari nomor atom (sama dengan jumlah elektron dan proton) serta nomor massa (jumlah proton + netron). Beberapa atom membentuk unsur sebuah bahan. Unsur-unsur yang dikenal sebanyak 103 dan telah disusun dalam tabel periodik. Unsur teringan adalah hidrogen, lalu helium dan lainnya. Elektron bermuatan listrik negatif dan proton bermuatan listrik positif, itulah sebabnya elektron selalu berada mengelilingi inti atom, karena adanya gaya tarik inti. Jika elektron atau proton berdiri sendiri maka interaksi itu dilukiskan dengan hukum coulomb dimana gaya tarik-menarik muatan tak sejenis atau tolakmenolak muatan sejenis berbanding lurus dengan besarnya muatan masingmasing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak keduanya. Artinya gaya tarik makin kuat jika jarak muatan makin dekat dan semakin lemah jika jarak muatan jauh. Atom akan bersifat netral secara keseluruhan dan semakin lemah jika jarak muatan jauh. Atom akan bersifat netral secara keseluruhan (jumlah elektron sama dengan jumlah proton). Namun kadangkala atom bisa melepaskan elektron dan
juga bisa menangkap elektron dari sekitarnya (atom lain) tergantung pada elektronegativitasnya. Atom Klor (Cl) misalnya selalu ingin menangkap elektron sehingga kelebihan satu elektron dan atom natrium selalu ingin melepaskan elektron sehingga kekurangan satu elektron. Atom yang kelebihan elektron disebut ion negatif dan kekurangan elektron disebut ion positif. Untuk atom Cl akan membentuk Cl- dan atom Na akan membentuk atom Na+. Ion-ion ini memiliki sifat yang berbeda dengan atom netral. Ke-103 atom inilah yang merupakan dasar penyusunan berbagai benda di alam ini. Ibarat rumah-rumah disebuah kota akan tampak berbeda-beda tetapi semuanya terbuat dari bahan-bahan dasar seperti bata, batu, pasir, semen, kayu, besi dan lain-lain. Hanya cara membangun dan jumlah bahan yang dipakai yang membedakan tiap-tiap rumah tersebut. Para ilmuwan kimia, fisika dan terakhir nanoteknologi bekerja untuk membangun bahan yang merupakan kombinasi dari 103 atom (katakan begitu). Ibarat insinyur membangun rumah sesuai dengan idenya untuk mendapatkan bangunan rumah yang bagus dan indah.
b. Molekul dan Bahan Atom-atom dapat berikatan satu dengan yang lain membentuk molekul lewat mekanisme yang berlain-lainan. Ada ikatan molekul ionik jika ikatan terbentuk antara atom-atom yang kepentingannya berlawanan dalam hal kepemilikkan elektron. Atom yang suka melepas elektron akan gampang berikatan dengan atom yang suka menangkap elektron dan membentuk molekul ionik. Contohnya adalah, NaCl dengan reaksi kimia Na+ + Cl- → NaCl. Ada juga molekul dengan ikatan kovalen yang terjadi karen akepemilikan bersama elektron. Artinya atom-atom tersebut tidak terlalu suka menerima atau melepas elektron, namun jika diberi atau elektron ada disekitarnya, elektron tersebut dipakai bersama-sama. Contoh untuk ini adalah ikatan antara atom karbon dengan karbon (C-C) atau silikon dengan silikon (Si-Si). Adapula ikatan logam, van der Walls dan jembatan hidrogen (pada air) yang juga berperan dalam pembentukan molekul. Mengapa atom-atom membentuk ikatan molekul? Rupanya dalam keadaan inilah atom bisa stabil dan tidak bereaksi (menganggu) atom lain. Garam dapur
(NaCl) misalnya, tidak berbahaya untuk dikonsumsi karena molekul NaCl stabil. Namun jika Na dan Cl berpisah membentuk Na+ dan Cl- akan berbahaya karena ion-ion itu akan berikatan dengan atom/molekul lain dalam tubuh/darah kita. Clmisalnya sangat berbahaya (racun) dan menyebabkan korosi pada logam. Makanya, kita tidak boleh mencuci mobil dengan air laut (air garam). Para ahli kimia mempelajari bagaimana membuat molekul-molekul baru, dengan hanya memutuskan ikatan antara molekul yang satu dengan yang lain dan membentuk ikatan baru untuk membentuk molekul baru. Proses inilah yang disebut reaksi kimia. Karena elektron bertanggung jawab pada terbentuknya ikatan, dan reaksi kimia hanya merupakan proses pemutusan dan penyambungan ikatan, maka elektronlah yang menentukan sifat kimia suatu atom atau molekul. Keberadaan elektron (energi ikatnya) dipakai untuk menentukan jenis ikatan dalam molekul dan sekaligus mengenal jenis senyawa kimia tertentu. Mengapa? Karena keberadaan (energi ikat) elektron sebuah atom tergantung pada dengan atom apa dia berikatan. Selain ikatan antara atom tadi, ada juga ikatan antara molekul dengan molekul. Molekul yang ikatannya dengan molekul lain sangat lemah (tidak peduli satu terhadap yang lian) membentuk gas, sedangkan bila ikatan sedikit kuat akan membentuk zat cair dan ikatan yang sangat kuat membentuk zat padat. Bentuk kepedulian satu sama lain dari molekul-molekul ini sangat dipengaruhi oleh temperatur. Makanya terjadi perubahan wujud pada benda-benda yang tampak sehari-hari seperti air. Pada suhu di bawah 0oC air berwujud es, di atas 0oC berwujud cair dan di atas 100oC berwujud gas (uap air). Benda dalam wujud padat merupakan kumpulan molekul-molekul yang terikat erat satu sama lainnya seperti terdapat pada polimer. Polimer yang banyak kita kenal adalah plastik dan terdiri dari untaian panjang molekul C dan H yang berbelit-belit seperti benang kusut. Kadangkala, bagi polimer keras terdapat ikatan silang (cross link) antara rantai (benang) yang satu dengan yang lain. Ikatan itu bisa berupa ikatan C-H dengan C-H atau ditambahkan molekul lain atau bahan padat lain. Polimer merupakan pengulangan rantai-rantai karbon yang lebih sederhana dan disebut monomer. Contohnya, polystiren untuk gelas minuman dan
lain-lain. Bila polimer tersusun atas monomer yang sama disebut homopolimer dan jika dari monomer yang berbeda disebut kopolimer.
Gambar 2. Polimer (rantai molekul)
Dalam tubuh kita terdapat banyak polimer. Contohnya, molekul DNA (Deoxyribonucleid Acid) yang merupakan informasi genetik, protein dan gula (polisakarida). Dalam makanan terdapat serat selulosa dari tumbuhan. Selulosa merupakan juga polimer. (Peranan polimer dalam tubuh seperti DNA menarik perhatian dalam nanoteknologi).
Gambar 3. Molekul DNA
Zat padat yang dibentuk oleh molekul-molekul yang berikatan erat lainnya adalah keramik. Molekul dalam keramik tidak panjang seperti pada polimer tetapi berdiri sendiri, namun kompak (ikatan antar molekul kuat). Makanya, molekul demikian disebut senyawa saja. Kebanyakan keramik tersusun dari senyawa oksida logam walaupun tidak selamanya demikian. contohnya, batu lempung yang terdiri dari senyawa alumunimum oksida, pasir terdiri dari senyawa silikon.
Nanoteknologi berkecimpung mulai dari penggabungan atom atau ion menjadi molekul untuk membentuk struktur dalam orde nanometer yang berguna untuk menghasilkan barang-barang dalam kehidupan sehari-hari. Tentu saja nanoteknologi melakukan juga proses-proses seperti reaksi kimia untuk membentuk zat cair atau padat seperti keramik, polimer, dan logam yang diatur (dimanipulasi) sedemikian rupa sehingga menghasilkan sifat-sifat kimia atau fisika yang baru. Bahkan lebih jauh lagi nanoteknologi mengkombinasikan semua zat padat seperi keramik, logam dan polimer untuk membentuk material baru yang tidak ada di alam. Material baru ini menjadi material campuran dua atau tiga bahan dan dinamakan komposit. Bila struktur dari bahan-bahan campuran tadi dalam orde nanometer terbentuklah nano komposit.
c. Kenapa harus Kecil Karena semua benda kecil atau besar bahkan makhluk hidup tersusun dari atom atom berukuran nano. Karakteristik benda sangat bergantung pada susunan atomnya. Perbedaan struktur/ susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang dihasilkannya. Jika atom-atom yang sama disusun ulang membentuk stuktur yang berbeda, molekul atau materi akan membentuk sifat yang berbeda pula. Atom-atom yang terdapat dalam grafit sama persis dengan atom-atom sejenis yang terdapat dalam berlian (diamond) yang indah. Yang berbeda adalah susunan strukturnya saja. Atom-atom dalam partikel pasir sangat mirip dengan atom-atom dalam chip komputer yang canggih. Bahkan atom-atom penyusun air, udara, dan partikel debu sebenarnya sama dengan atom-atom dalam sebuah kentang! Sedikit saja susunan struktur atomnya diubah, karakteristik suatu benda bisa berubah drastis. Inilah konsep utama dalam nanoteknologi.
Gambar 4. susunan molekul grafit
Gambar 5. susunan Molekul berlian
Sebenarnya prinsip yang digunakan dalam nanoteknologi sudah banyak diterapkan dalam ukuran makro. Misalnya, manusia yang hidup pada zaman batu membuat berbagai peralatan dan perkakas dari bebatuan yang digerinda. Untuk membuat peralatan logam, manusia melebur bijih logam dan membentuknya menjadi berbagai peralatan. Semua proses itu sebenarnya merupakan proses mengatur kembali susunan (memanipulasi) atom-atom dari material alami yang ada di Bumi. Tetapi yang disusun ulang adalah tumpukan atomnya, bukan atomatom
individual.
Seiring
dengan
berjalannya
waktu,
manusia
terus
mengembangkan teknik penyusunan ulang tumpukan atom tersebut sehingga ketepatannya semakin baik (semakin presisi) dan biaya produksi semakin murah. Penyusunan ulang atom-atom dalam nanoteknologi mencapai tahap penyusunan ulang struktur atom individual, jadi bukan lagi tumpukan atom. Ide penyusunan ulang atom-atom individual dalam skala nano ini sebenarnya sudah ada sejak beberapa dekade. Pada tahun 1959, si jenius Richard Feynman, pemenang Nobel Fisika tahun 1965 yang juga dikenal sebagai Father of Nanotechnology, menyatakan bahwa tidak ada satu pun Hukum Fisika yang menunjukkan bahwa atom-atom tidak dapat kita manipulasi sesuai dengan kemauan kita. Hanya saja kita masih belum berhasil melakukannya karena kita terlalu besar dan atom-atom itu terlalu kecil untuk bisa kita utak-atik susunannya. Yang penting adalah meletakkan masing-masing atom pada tempat yang tepat sehingga terjadi interaksi antar atom sesuai dengan keinginan kita. Sama seperti saat kita bermain dengan lego. Makin kecil blok-blok lego, makin banyak variasi yang bisa kita buat. Ada satu prinsip dasar yang digunakan dalam manipulasi atom. Molekulmolekul memiliki selektivitas yang unik. Sebagai contoh, atom bermuatan positif akan selalu menarik atom lain yang bermuatan negatif. Jika ada lebih dari satu atom bermuatan negatif, atom yang ditariknya adalah yang memiliki keelektronegatifan paling tinggi (gaya tarik-menariknya paling besar). Jika kita meletakkan atom-atom/molekul-molekul yang memiliki karakteristik sesuai dengan kemauan kita, atom-atom tersebut otomatis langsung saling berinteraksi (self assembly). Karena menggunakan atom individual, maka produk yang kita dapatkan tidak ada pengotor/kontaminannya. Prosesnya juga tidak menghasilkan
polusi karena tidak ada produk samping. Yang terbentuk hanyalah yang kita inginkan, tidak lebih dan tidak kurang. Selama ini kita selalu menggunakan tumpukan atom, yang berarti bahwa ada banyak atom-atom yang sebenarnya tidak kita butuhkan tetapi atom-atom tersebut melekat pada atom yang kita inginkan. Di zaman yang semakin modern ini peralatan yang bisa diproduksi manusia sudah semakin cangih karena pengotornya semakin sedikit. Ini berarti produknya semakin presisi. Tetapi ternyata semua produk yang dihasilkan dari teknologi yang sudah kita kenal saat ini pun masih mengandung pengotor dan tingkat presisinya masih jauh dari sempurna. Artinya, semua masih mengandung eto/ molekul-molekul yang tidak diperlukan dan ada beberapa kumpulan atom yang masih salah dalam peletakannya. Untuk dapat menghasilkan produk yang benar-benar presesi dibutuhkan teknologi yang bisa merekayasa molekul. Dengan melakukan rekayasa molekul kita dapat menyusun masing masing molekul satu-persatu dan meletakkannya pada tempat yang seharusnya dengan sangat presisi. Hasilnya akakan didapatkan kualitas terbaik sesuai dengan keinginan dan kebutuhan.
d. Nano Teknologi Mengambil Contoh Dari Alam Alam merupakan ahli teknologi yang sesungguhnya. Ahli biologi sebenarnya telah meneliti proses biologis yang terjadi pada alam namun sulit untuk menemukan rahasia kesempurnaan proses itu karena berukuran sengat kecil dan susuah diamati. Namun dengan dikembangkannya nano teknologi para ahli biologi bisa menguak rahasia alam itu dengan mudah. Dibawah ini akan dibahas contoh proses biologis secara sempurna yang dilakukan oleh alam
1. Bakteri Bakteri merupakan organisme kecil dengan ukuran 1000 nm yang menyimpan kehebatan yang tidak bisa ditandingi oleh para ahli kimia. Hal ini dapat dilihat dalam dunia tumbuhan. Yang dibutuhkan oleh tumbuhan agar dapat tumbuh besar adalah nitrogen. Jumlah gas nitrogen yang terdapat di sekitar kita tersedia sangat melimpah bahkan jumlahnya hampir empat kali lebih banyak dari oksigen tetapi karena atom
nitrogen di udara telah memiliki pangan, maka sangat sukar diikat oleh tumbuh tumbuhan. Orang yang gemar bercocok tanam biasanya memberikan pupuk yang banyak mengandung nitrogen yang bahan dasarnya amoniak. Amoniak adalah molekul yang tersusun dari satu atom nitrogen dan dua atom hidrogen. nitrogen dalam amoniak sangat mudah untuk dipiasahkan sehingga tumbuhan bisa memanfaatkannya. Proses pembuatannya amoniak sangat sukar yaitu memaksa gas nitrogen agar terlepas dangan pasangannya dengan cara menggabungkannya dengan gas nitrogen dan metode ini disebut metode Haber-Bosh yaitu dengan mengunakan tekanan 200 kali dari tekanan udara normal dan memberikan panas sekitar 5000C. Hasil yang diperoleh dalam metode ini hanya 18% dari atom nitrogen yang bisa membentuk amoniak, sangat kurang jika dibandingkan dengan usaha yang dilakuakan.
Gambar 6. Bakteri Cynobacteria
Bakteri cyanobacteria dan rhizombium melakukan metode yang lebih hebat dari metode Haber-Bosh, yaitu dengan melakukan manipulasi atom-atom untuk mengikat nidrogen diudara yang sangat sukar sekali untuk terlepas dengan atom nitrogen lainnya dan hal ini berlangsung pada suasana yang biasa. Hal ini merupak rahasia dari bakteri yang sampai sat ini belum bisa diungkap.
2. Penyimpanan Data Nano Salah satu aspek yang ramai dibicarakan oleh nano teknologi adalah penyimpanan data. dimana walaupun dengan ukuran yang sangat kecil ternyata nanoteknologi memiliki raung penyimpanan data atau informasi yang cukup
berlimpah. Teknologi yang ada saat ini tidak bisa menghasilkan ruangan penyimpanan data sebesar nanoteknogi yaitu semua informasi yang berkaitan dengan proses-proses biologis makhluk hidup. Salah satu tempat penyimpanan data nano teknologi ini bernama DNA (Deoxyribo Nucleic Acid). DNA yang berbentuk rantai panjang berpilih seperti tangga putar ini merupakan tempat menyimpan informasi mengenai data genetik makhluk hidup. Karena rantai DNA inilah seorang anak memiliki wajah yang mirip dengan anaknya, bakan tidak hanya wajah tapi sifat, karakter dan kepandaian orang tua ikut dituraunkan melalui informasi genetik yang ada dalam DNA. Tapi kekurangannya informasi penyakit oleh orang tua juga ikut ditransfer kepada anaknya. Hasil riset DNA kini sudah menampakan hasilnya yaitu cloning yang pada damba yang dapat dilihat pada gambar dibawah, dimana domba hasil cloning memiliki ciri-ciri, sifat dan karakter dari domba sumber DNA.
Gambar 7. hasil cloning domba 3. Komputer DNA Komputer dan DNA, dua istilah yang dipergunakan dalam konteks sangat berbeda. DNA merupakan istilah di dunia biologi dan genetik, sedangkan komputer justru populer dalam dunia informatika dan teknologi modern. Ternyata selain sebagai penyimpanan informasi, DNA juga dapat dimanfaatkan sebagai mesin penghitungn yang sengat jauh lebih pandai dibandingkan dengan komputer. Alkisah ada seorang ilmuwan komputer yang bekerja di University of Southern California bernama Leonard M Adleman. Suatu malam Adleman sedang asyik membaca buku biologi, Molecular Biology of the Gene, yang ditulis James Watson, ahli biologi yang pernah memenangi Nobel pada tahun 1962 atas
penemuan struktur DNA Double-Helix pada tahun 1953. Ia sangat terpesona dengan isi buku tersebut, sampai-sampai ia tidak bisa tidur malam itu. Bayangan rantai DNA yang berpilin terus saja mengusik pikirannya. Tiba-tiba Adleman lompat dari tempat tidurnya. Terjadi pencerahan, Ia menyadari sesuatu yang sangat menarik: Sel hidup manusia mengolah dan menyimpan informasi dengan cara yang sangat mirip dengan program komputer. Malam itu juga Adleman langsung membuat sketsa penting tentang DNA Computer (Komputer DNA). Komputer yang kita kenal sehari-hari menggunakan data biner (binary data) untuk menyimpan dan mengolah informasi atau perhitungan. Data biner ini merupakan sistem angka berbasis dua, yaitu 0 dan 1. DNA, singkatan dari deoxyribose nucleic acid, menyimpan dan mengolah informasi genetika manusia dalam molekul-molekul yang diberi kode huruf A, C, T, dan G. A merupakan inisial untuk adenine, C untuk cytosine, T untuk thymine, dan G untuk guanine.
Gambar 8. adenine, guanine, cytosine dan thymine dalam Molekul DNA
Adenine hanya bisa berpasangan dengan thymine, guanine hanya bisa berpasangan dengan cytosine. Ini berarti bahwa jika ada satu rantai DNA yang memiliki kode AACTAGGTC, maka pasangannya pasti TTGATCCAG. Kedua rantai itu akan berpasangan dan membentuk struktur berpilin yang kita kenal sebagai Double-Helix. Enzim dalam sel hidup membaca data-data genetik yang tersimpan dalam DNA (dalam bentuk kode A, C, T, G tadi) menggunakan cara yang sangat mirip dengan cara komputer membaca data biner. Analogi antara keduanya inilah yang dimanfaatkan dalam komputer DNA.
Pada tahun 1994 untuk pertama kalinya Adleman memublikasikan perhitungan dasar komputer DNA dalam Jurnal Ilmiah Science. Sejak itu ilmuwan-ilmuwan seluruh dunia berbondong-bondong melakukan penelitian untuk mengembangkan komputer canggih yang sistemnya meniru dari sel makhluk hidup ini. NASA, Pentagon, serta banyak lagi lembaga dan agen federal berlomba-lomba mengucurkan dana untuk penelitian yang bisa menghasilkan DNA sintetik yang kemudian digunakan untuk penelitian yang berusaha mengembangkan sistem komputer masa depan ini.
a. DNA bisa berhitung Adleman berhasil membuktikan pemikirannya bahwa DNA bisa "berhitung". Ia menggunakan masalah perhitungan matematika yang dikenal sebagai travelling salesman problem (TSP), yaitu masalah klasik yang mencoba mencari rute terpendek yang bisa dilalui seorang salesman yang ingin mengunjungi beberapa kota tanpa harus mendatangi kota yang sama lebih dari satu kali. Jika jumlah kota yang harus didatangi hanya sedikit, misalnya hanya ada 5 kota, permasalahan ini dapat dipecahkan dengan sangat mudah. Kita bahkan tidak memerlukan komputer untuk menghitungnya.
Gambar 9.Pembuktian Adleman (rantai DNA double-helix dengan asumsi 5 kota)
Tetapi, masalahnya jadi rumit jika ada lebih dari 20 kota yang harus didatangi. Ada begitu banyak kemungkinan yang harus dicoba dan diuji untuk
menemukan jawabannya. Komputer DNA yang dibuat Adleman berhasil memecahkan perhitungan ini dengan menggunakan tujuh kota sebagai percobaan awal. Masing-masing kota dan semua kemungkinan rute dilambangkan oleh satu rantai DNA yang masing-masing memiliki kode yang spesifik. Semua rantai DNA ini kemudian direaksikan dan membentuk rantai double-helix secara alamiah. Rantai-rantai yang sudah berpasangan ini melambangkan semua kemungkinan rute. Untuk mencari rute yang benar, Adleman menambahkan enzim yang secara alamiah menghancurkan molekul yang melambangkan rute yang salah. Satu-satunya rantai yang tersisa adalah rantai yang melambangkan jawaban yang dicari, yaitu rute terpendek yang menghubungkan ketujuh kota tersebut tanpa harus melewati masing-masing kota lebih dari satu kali. Komputer DNA ciptaan Adleman berhasil menyelesaikan perhitungan TSP untuk tujuh kota ini dalam waktu beberapa hari. Padahal, komputer biasa yang kita gunakan seharihari bisa menyelesaikannya hanya dalam hitungan menit. Komputer masa depan, tetapi justru kalah dengan komputer klasik? Jadi untuk apa para ilmuwan di seluruh dunia berlomba-lomba mengembangkan komputer DNA ini? Ada satu rahasia yang merupakan keunggulan utama komputer DNA. Enzim-enzim yang terlibat bekerja secara paralel. Komputer klasik membaca dan mengolah data secara linier (berurutan). Melibatkan data dalam jumlah besar, komputer klasik akan sangat kerepotan mengolah data-data yang luar biasa banyaknya. Penghitungan membutuhkan waktu sangat lama karena dilakukan satu per satu. Di sinilah keunggulan komputer DNA, Untuk jumlah data yang sangat banyak, komputer DNA dapat melakukan penghitungan jauh lebih cepat karena semua prosesnya dilakukan secara paralel (bersamaan).
b. DNA Gudang penyimpanan informasi Ukuran molekul DNA yang sangat kecil juga merupakan keunggulan komputer masa depan ini. Satu gram DNA yang sudah dikeringkan memiliki kapasitas menyimpan informasi dalam jumlah yang sama dengan 1 triliun compact disc (CD). Padahal, 1 gram DNA kering itu ukurannya hanya sebesar butiran gula pasir. Dengan semakin majunya perkembangan teknologi, jumlah data dan informasi pun semakin bertambah.
Lama-kelamaan, data yang berlimpah ini tidak dapat lagi disimpan dalam memory chip komputer yang terbuat dari silikon seperti yang selama ini kita gunakan. DNA merupakan alternatif yang sangat menjanjikan. Lagi pula, microprocessor yang kita gunakan dalam komputer klasik biasanya terbuat dari bahan-bahan yang bersifat racun sehingga mengotori udara dan lingkungan. Biochip (chip biologis) yang terbuat dari DNA merupakan teknologi yang "bersih". Kita juga tidak akan pernah kehabisan DNA selama masih ada sel-sel makhluk hidup. Ini menjadikannya sumber daya yang sangat murah. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi komputer DNA menunjukkan perkembangan yang sangat menggembirakan. Komputer DNA buatan Adleman mereaksikan cairan DNA dalam tabung-tabung reaksi. Pada bulan Januari 2000, jurnal ilmiah Nature memublikasikan keberhasilan para ilmuwan di University of Wisconsin di Madison yang melekatkan DNA pada permukaan padat gelas dan emas. Ini berarti komputer DNA dapat dibuat dalam bentuk chip padatan yang mirip dengan chip komputer konvensional. Pada tahun 2001, seorang ilmuwan dari Weizmann Institute of Science di Israel, Ehud Shapiro, mendapatkan paten atas komputer DNA yang dibuatnya. Komputer DNA buatan Shapiro ini hanya terdiri atas satu tetes air saja. Komputer terkecil di dunia ini menggunakan molekul-molekul DNA dan enzim-enzimnya dalam satu tetes air tersebut sebagai sarana input (masukan data), output (keluaran data), software (perangkat lunak), dan hardware (perangkat keras). Pada Februari 2003, penemuan ini akhirnya tercatat dalam Guinness World Records sebagai "The Smallest Biological Computing Device" atau Komputer Biologis Terkecil di Dunia. Hebatnya lagi, komputer supermini ini memiliki kecepatan 100.000 kali lebih cepat daripada komputer konvensional tercanggih yang ada saat ini.
4. Mesin Yang Mandiri Hal yang dapat dipelajari dari alam adalah kemampuan dari sel biologi untuk mandiri. Inilah kelebihan dari sel-sel bilogi yang belum bisa ditiru oleh teknologi modern. Contohnya adalah sel darah merah yang bisa mengatur sendiri yaitu mengangkat oksigen dalam darah untuk metaboisme tanpa harus disuruh dan
diprogram seperti mesin buatan manusia. Jika ada kerusakan mereka mampu memperbaiki diri sendiri, sel biologi juga mandiri dalam memperbanyak diri. Sifat ini disebut self reproduction dan self assembly, artinya bisa mereproduksi sel-sel sejenis.
Gambar 10. Ilustrasi mesin yang mampu membuat dirinya sendiri (selfreproduction)
Gambar 11. Robot Nano yang bekerja dengan sendirinya
Menurut ahli nanoteknologi jika bisa menguasai rekayasa tingkat atom/ molekul, maka kita dapat memprodusi mesin-mesin nano yang bisa berlaku seperti mesin hidup, yaitu bisa mengatur dirinya dalam melaksanakan tugas dan dapat pula memproduksi sendiri mesin-mesin nano yang sama persis. Sel-sel hidup tersusun dari atom-atam, karena itu dengan memanipulasi atom kita bisa membuat mesin nano dengan meniru struktur hidup. Alam sudah begitu mahir
dalam menerpakan nano teknologi, kini kita tinggal beberapa langkah lagi didepan revolusi iptek yang sesungguhnya.
e. Alat Analisa Dan Karakterisasi Nano Teknologi Untuk melihat suatu atom atau molekul untuk direkayasa diperlukan peralatan yang canggih dan super sensitif. Tetapi mikroskop tidak dapat melihat dalam ukuran skala nano. Ini disebabkan ukuran atom atau molekul yang lebih kecil dari panjang gelombang cahaya yang tampak pada panjang gelombang antara 500-700nm. Tetapi dengan berasumsi bahwa ketika tidak melihat hal yang dilakukan adalah meraba, dua ahli fisika Heinrich Rohrer dan Gerd Karl Binnig membuat mikroskop peraba pada tahun 1981yang dikenal dengan nama Scanning Tunelling Mikroscope (STM). Dua fisikawan ini mendapat nobel atas karyanya pada tahun 1986.
Gambar 12. Heinrich Rohrer dan Gerd Karl
STM adalah singkatan dari Scan Tunneling Microscopy yaitu suatu peralatan yang berguna untuk melihat struktur material berdasarkan distribusi elektron atom-atom permukaan ketika diberi medan listrik yang besar antara permukaan sampel dengan sebuah jarum yang ukurannya dalam nanometer. Karena muatan selalu berkumpul diujung yang tajam, maka jarum ini mesti sekecil-kecilnya agar dihasilkan medan listrik yang besar. Jarum ini didekatkan pada permukaan sampel lalu diberi beda potensial yang tinggi untuk menghasilkan medan listrik yang besar antara jarum dan permukaan sampel.
Karena medan listrik yang besar ini maka elektron-elektron dari atom-atom pada permukaan logam berusaha melompat keujung jarum tadi. Keluarnya elektron ini dapat diamati dengan bantuan komputer sehingga distribusi elektron yang juga menunjukan distribusi atom dapat diperoleh.
Gambar 13. Sistem kerja Scan Tunneling Microscopy
Gambar 14. Alat Scan Tunneling Microscopy
Alat ini berguna untuk menggambarkan kedudukan atom di permukaan sampel untuk menentukan lekak lekuk permukaan bahan. Gambar yang dihasilkan dengan STM ini mampu mencapai ketelitian sampai 1/25 dari ukuran diameter atom tunggal sehingga membuat gambar yang dihasilkan dapat terlihat dengan jelas meskipun objek aslinya hanya berorde beberapa nanometer saja. Dengan
ketelitian seperti itu, gambar tiga dimensi yang dihasilkan oleh STM ini mampu menangkap permukaan sebuah material dengan baik yang sangat berguna terutama pada penelitian dasar material nano seperti kekasaran permukaan, observasi cacat pada permukaan, serta penentuan ukuran molekul dan agregat pada permukaan sebuah material.
Gambar 15. Bentuk 3 dimensi yang dihasilakan oleh STM
Pada tahun 1985 Benning mengusulkan ide yang lebig sederhana lagi yaitu untuk bahan yang memiliki konduktifitas rendah dibuatlah Atomic Force Microscope (AFM). Mikroskop ini benar-benar menyentuh permukaan struktur permukaan atom secara akurat. Dimana ujung jarum AFM disentuhkan dan digerakkan perlahan-lahan sepanjang permukaan struktur dari atom molekuldapt dilihat pada gambar. Jarum AFM mempunyai pegas yang bisa meregang dan merapat sesuai dengan permukaan atom.
Gambar 16. Jarum AFM yang digerakan sepanjang permukaan stuktur atom.
Gambar 17. alat Atomic Force Microscope
Dengan kedua alat inilah para para peneliti akhirnya mampu merekayasa untuk menyusun atom-atom dalam skala nano yang sangat dibutuhkan dalam teknologi nano. Berbagai temuan yang spektakuler di banyak bidang mulai dari semikonduktor, metalurgi, elektro kimia, bahkan biologi molekular mampu diungkap oleh alat STM dan ATM ini.
PROSPEK DAN PERKEMBANGAN NANOTEKNOLOGI SEBAGAI TEKNOLOGI MASA DEPAN
a. Aktifitas Riset Nanoteknologi Negara-negara maju tengah berlomba-lomba dalam mengejar penguasaaan nano teknologi. Amerika serikat, jepang, jerman, inggris, prancis, kanada dan austrlia meramaikan perlombaan dalam menggembangkan nano teknologi. Bahkan cina, korea selatan dan singapura serta Malaysia sudah mengambil ancang-ancang untuk mengajar nanoteknologi. Perbandingan anggaran riset per tahun bidang nanoteknologi negaranegara didunia menurut hasil riset tahun1999. Jepang 120 juta USD (28 %),Amerika 116 juta USD (27 %), Eropa Barat (Jerman, Prancis, Inggris, Swedia, Swiss, Belanda, Finlandia, Belgi dan Spanyol) 128 USD (29 %) dan negara lain (Bekas Unisoviet, Cina, Canada, Australia, Korea, Taiwan dan Singapura) 70 USD (16%). Dari data National Nanotechnology Initiative, USA)
Gambar 18. Perbandingan anggaran riset per tahun bidang nanoteknologi
Aktifitas riset nanoteknologi di negara-negara maju tersebut ditandai dengan banyaknya uang yang di infestasikan (lihat gambar). Ini baru dalam pemerintahan, jumlahnya sudah mencapai total sebesar 434 juta USD, setara dengan Rp.3,4 triliun. Ini menurut data tahun 1999. tahun 2000-2002 beberapa
negara maju telah menaikan jumlah dana riset tersebut berlipat-lipat kali banyaknya. Belum termasuk dana perusahaan swasta dan perorangan. Investasi dibidang riset nanoteknologi yang besar dari Amerika serikat bukannya membabi-buta. Mereka sudah berpengalaman dan sangat tangguh, penguasaan nanoteknologi akan menciptakan daya saing produktifitas yang tinggi dan pada akhirnya mempercepat pertumbuhan ekonomi. Menurut studi yang dilakukan lembaga ilmu pengetahuan Amerika tahun 2001 dapat diketahui, ada pangsa pasar besar dalam kurun waktu 6-9 tahun di depan. Tepat pada era nanoteknologi, pangsa pasar ini dapat dimenangkan dengan cara berkompetisi di bidang nanoteknologi. Beberapa contoh dapat dikemukakan disini adalah: Pertama di bidang manufaktur khususnya memproduksi material industri yang berkekuatan tinggi serta memiliki sifat-sifat dan kegunaan yang khas dapat di produksi dengan nanoteknologi. Pasar untuk material dengan struktur dalam nanometer akan memiliki pangsa pasar samapi 340 miliar USD per tahun (national sains foundation), maret 2001. Kedua di bidang elektronik khususnya untuk industri semi konduktor dan industri IC (Integrated Circuit) diperkirakan total pangsa pasar global sebesar 600 miliar USD. Ketiga di bidang farmasi dan pemeliharaan kesehatan akan ada pangsa pasar sebesar 180 miliar USD. Keempat di bidang industri kimia yang menghasilkan katalis berstruktur nanometer untuk aplikasi diperminyakan dan industri proses kimia lainnya diperkirakan pangsa pasar globalnya 100 miliar USD. Kelima di bidang transportasi yang di tandai dengan kebutuhan akan nano material dan nano elektronik yang kuat, cepat, ringan, tahan lama, juga akan dihasilkan material-material untuk jalan, jembatan, landasan pacu, pipa gas dan air, rel kereta yang murah. Pangsa pasar untuk ini pun sangat besar dan sulit untuk diperkirakan saat ini. Keenam dibidang pertanian nanoteknologi akan memberikan pengaruh pada bagaimana tanaman yang tahan polusi, pembuatan filter dan desalinasi air yang murah dan sumber energi yang terbaharukan seperti solar cell unruk mengkonversi matahari. Dari sini akan terjadi penghematan konsumsi energi sampai 100 miliar USD dan mereduksi 200 juta ton per tahun emisi karbondioksida ke udara.
b. Nanoteknologi Mengatasi Persoalan Polusi. Nanoteknologi datang dengan berbagai aspek dan salah satunya adalah kemampuan untuk mengatasi persoalan polusi. Pertama, dengan kemajuan nanoteknologi akan menyebabkan berkurangnya penggunaan bahan bakar pada teknologi transportasi. Akibatnya polusi udara dari gas hidrokarbon dapat di minimalisir dan bahkan di tiadakan. Ini dapat terjadi karena nanoteknologi akan menemukan produk baru yang sangat ringan tapi sangat kuat untuk menggantikan baja jadi berat kendaraan yang berkurang akan mengurangi penggunaan bahan bakar minyak 10-20 % per kilometer. Kedua,
industri-industri
yang
menerapkan
nanoteknologi
akan
mengemisikan gas buangan dan limbah yang sangat sedikit sekali. Ini terjadi karena sensitivitas fabrikasi barang berbasis nanoteknologi yang sangat tinggi terhadap gas kotor dan limbah. Ketiga, penggunaan nanofilter akan mampu menyaring debu-debu yang berukuran dibawah orde 1 mikron. Polusi disebabkan pengatur udara oleh gas, debu dan partikel. Masalahnya hanya bagi debu yang berukuran dibawah 1 mikronmeter masih lolos dari filter konvensional. Dengan menggunakan nanofilter personal ini dapat diatasi. Keempat, pembuatan berbagai barang industri berbasis nanoteknolgi akan memerlukan bahan yang sangat sedikit namun kualitasnya sama dengan atau lebih dari prosduk konvensional. Kelima, solar cell yang efisiensinya tinggi akan ditemukan lewat nanoteknologi. Solar cell ini memiliki efisiensi tinggi dan akhirnya mengurangi pemakaian sumber energi senyawa karbon (minyak bumi dan batu bara). Keenam, penemuan bateray dan fuel cell berkapasitas tinggi serta daya hidup lama dengan nanoteknologi akan membantu mengurangi tekanan polusi pada konsumsi yang besar. Nanoteknologi akan menemukan bahan-bahan elektroda yang memiliki potensial elektrokimia yang tinggi sehingga memiliki daya hantar listrik yang tinggi karena tidak terjadi penumpukan muatan pada elektroda. Hal ini memungkinkan pembuatan bateray berkapasitas tinggi dan berdaya hidup lama. Sedangkan untuk saat ini telah ditemukan fuel cell berkapasitas tinggi seperti dari metanol yang dipakai pada laptop NEC dengan
lama hidup 5 jam dan tahun 2005 telah mengeluarkan produk dengan lama hidup 40 jam. Kedua sumber energi diatas akan sangat optimal pada era nanoteknologi dan menjadi ancaman bagi sumber energi minyak bumi dan batu bara. Ketujuh, dengan nanoteknologi akan terjadi penghematan energi besarbesaran karena akan dihasilkan konduktor listrik yang resistansinya 0. Bahan untuk ini adalah karbon nano tube (CNT) yang diketahui memiliki resistansi rendah sekali. Kedelapan,
penggunaan
energi
hidrogen
sebagai
sumber
energi.
Penguasaan energi ini akan sangat mendorong penggunaan hidrogen sebagai pembangkit energi baru untuk menggantikan energi dari senyawa karbon yang ada. Nanoteknologi memang tampak sangat menolong dalam mengatasi persoalan polusi. Masalahnya kalau Indonesia tidak menetapkan nanoteknologi pada produk-produk industrinya maka di suatu saat, pada saat negara maju telah menguasai segalanya, Indonesia akan mengalami kesulitan besar. Barangkali saja akan ada regulasi internasional untuk menghentikan pabrik-pabrik yang tidak berbasis nanoteknologi karena tidak ramah lingkungan. Lalu Indonesia akan menjadi pasar yang empuk bagi produk-produk luar negeri.
c. Tiga Teknologi Masa Depan Era nanoteknologi pasti datang. Ia akan merevolusi segala pemahaman kita tentang segala sesuatu. Nanoteknologi akan mengguncang industri, bisinis, lingkungan, pendidikan, dan riset dan akhirnya seluruh peranata sosial kita. Karena itu pemikiran kita tidak lagi dalam kerangkan bagaimana menjawab pertanyaan, jika era nanoteknologi datang tetapi hanya menantikan kapan persisnya era nanoteknologi itu akan datang. Segala sesuatu yang telah diuraikan dalam karya ilmiah ini tentang nano teknologi yang akan membawah pada revolusi iptek dimasa depan ini didasarakn pada empat hal yaitu: Pertama, riset dibidang nanosains, yaitu ilmu yang mempelajari sifat-sifat material/bahan bila strukturnya dalam nano meter, sudah sangat matang bukan pada tahap awal. Sudah banyak hasil-hasil riset dalm bidang ini seperti. Material
dari bahan kimia organik sampai pada biomaterial, komputer DNA, motor molekul, membran molekul serta hasili riset lainnya. Kedua, telah banyak dana yang dikucurkan pemerintah, industri dan universitas diseluruh dunia. Hal ini menunjukkan keseriusan mereka dalam pengembangan nanosains ke penerapan dala teknologi yaitu nano teknologi. Ketiga, kemajuan teknologi di dunia masa mendatang ditopang tiga teknologi yang saling berhubungan dan saling mempercepat. Ketiga hal ini yaitu Nanoteknologi, Rekayasa Biologi (bio engineering) dan Teknologi Informasi (information technology). Kemajuan di bidang nanoteknologi akan mempercepat penemuan piranti-piranti elektronik yang menunjang kinerja komputer dalam hal kapasitas penyimpanan data, pengolahan data dan kemampuan bateraynya. Akibat kemajuan ini, pada akhirnya juga mempecepat riset di bidang rekayasa bioloogi seperti pemanfaatan DNA untuk membuat komputer DNA. Sebaliknya kemajuan di bidang rekayasa biologi akan memacu penemuan nano material baru yang disintesa dari molekul hidup, hal ini sangat penting karena kemampuan pengolahan material an organik menjadi nano material mengalami kendala demisional. Penemuan DNA dan lain-lain akan memacu perkembangan nanoteknologi dan teknologi informasi. Keempat nanoteknologi datang dari dasar yang sudah dikuasai berabatabat sebut saja pengetahuan tentang atom, molekul, zat padat, keramik,logam polimer dan lain-lain. Bahkan, dunia riset dan industri sudah sangat berpengalaman dalam sintesa dan analisi material-material industri tersebut. Nenoteknologi bergerak pada dasar ini hanya membutuhkan sedikit saja usaha, maka dunia riset dan industri akan masuk dalam dunia nano teknologi.
d. Nanoteknologi, Revolusi IPTEK dan Industri Diperkirakan, paling lambat rahun 2015 dunia akan memasuki era nano teknologi. Pada era ini akan ada banyak industri yang ditutup. Pada saat itu akan terjadi Revolusi Industri ke II setelah Revolusi Industri pada abat ke 18. Industri konvensional yang ada akan gulung tikar, karna selain memakan biaya produksi yang sangat besar, produk konvensional juga menghasilkan polusi yang cukup besar bagi dunia. Hal inilah yang mungkin akan menjadi pertimbangan dari
organisasi dunia PBB untuk melahirkan kebijakan penyelamatan lingkungan hidup dengan mengurangi pemanasan global demi keselamatan dunia. Pada saat itu akan ada resolusi yang memaksa industri untuk memproduksi produk-produk yang ramah lingkungan. Disinilah letak kelebihan dari nanoteknologi walaupun teknologi ini masih dalam pengembangan dan kajian, namun satu hal yang pasti dari produk ini adalah ramah lingkungandan memiliki kepastian. Dengan demikian nanoteknologi adalah produk iptek yang sangat tepat untuk masa yang akan datang. Jadi bersiaplah untuk menyambut nano teknologi dan Revolusi Iptek dan Industri.
e. Produk Nanoteknologi masa depan Beberapa produk nanoteknologi telah dipaparkan diatas yang hanya sebagian kecildari begitu banyak produk yang sudah berhasi dikembangkan dan sudah beredear dipasaran. Namun karena nanoteknologi akan terus berkembang maka hal dibawah inilah yang bisa diramal untuk perkembangan teknologi revolusioner. • Grafit bisa diubah menjadi berlian • Manusia bisa terbang diudara tanpa mengunaka alat bantu (yang tiadak dapat diliha dengan mata) sebenarnya ditopang oleh atom diudara • Hologram dimana-mana • Semua penyakit dapat disembuhkan dengan mudah karena para dokter seudah memiliki robot nano untuk menjelajah memperbaiki jaringan yang rusak • Manusia bisa awet mudah karena nanoteknologi bisa mengatur ulang molekul-molekul kulit sehingga tetap kencang dan segar • Bisa mengubah warna mata, rambut, warna kulit sesuai dengan keinginan • Komputer yang digunakan jutaan kali lebih canggih dari pada komputer yang ada saat ini juga bisa menyauth dengan kehidupan manusia • Kita bisa menembus pintu rumah. Karena ada atom yang secara otomatis melepaskan gandengannya dan membuka diri saat seonsornya merasakan kehadiran kita. Rumah kita aman dari pencuri karena komputer yang
tertanam di dinding rumah tidak akan memperbolehkan orang-orang tidak terkenal untuk menembus masuk. • Semua orang bisa memiliki perpustakaan pribadi yang lengkap dengan bentuk kacamata sekaligus berfungsi sebagai komputer mini • Orang lanjut usia memiliki gigi yang sehat dan lengkap. • Mobil bisa berubah-ubah model warna setiap saat. • Karpet rumah dapat menelan semua kotoran yang tumpah dilantai • Lantai kamar mandi selalu kering dan tak tergores • Kursi dapat secara otomatis menyesuaikan bentuknya dengan bentuk tubuh kita hingga kita bisa merasa lebih nyaman • Pisau dapur tidak perlu diasah karena molekul-molekulnya dapat mengatur diri supaya tajam • Pakaian yang dikenakan dapat menyesuaikan diri dari pori-porinya menurut perubahan suhu • Dan, lain-lain sebagainya.
Semua ini bisa benar-benar diwujudkan asalkan kita benar-benar menguasai cara memanipulasi atom dan molekul. Ada beberapa produk nanoteknologi yang bisa didapatkan dalam waktu dekat tapi adapula yang membutuhkan puluhan tahun penelitian dan pengembangan
KESIMPULAN
Nanoteknologi atau nanosains adalah ilmu pengetahuan dan teknologi pada skala nanometer, atau sepermilyar meter dengan ukuran inilah atom dan molekul dapat dimanipulasi disusun kembali sehingga menghasilakan sifat-sifat yang sesuai dengan keinginan. DNA merupakan gudang penyimpanan data yang terbesar yang ada saat ini dan telah diciptakan komputer DNA yang kecepatannya jauh melebihi kecepatan komputer transistor. Dengan perkembangan nanoteknologi bisa dibuat mesin yang bisa menciptakan dan memperbaiki diri sendiri. Alat untuk meraba dan memanipulasi atom yaitu Scanning Tunneling Microscope (STM) dan Atomic Force Microscope (AFM). Investasi untuk nanoteknologi sangat tinggi yang didominasi oleh amerika dan jepang menyusul negara eropa barat dengan jumlah total 434 juta USD. Investasi tersebut dialokasikan pada bidang-bidang: manufaktur memproduksi, elektronik, farmasi dan kesehatan dan industri kimia. Nanoteknologi datang dengan berbagai aspek yaitu kemampuan untuk mengatasi persoalan polusi dan merupakan teknologi yang ramah lingkungan. kemajuan teknologi di dunia masa mendatang ditopang tiga teknologi yang saling berhubungan dan saling mempercepat. Ketiga hal ini yaitu Nanoteknologi, Rekayasa Biologi (bio engineering) dan Teknologi Informasi (information technology).
SARAN Sebagai penutup, penulis mengajak pemerintah, pemerhati IPTEK, akademisi, pengusaha dan seluruh komponen masyarakat Indonesia untuk mulai menaruh perhatiannya pada nanoteknologi, mengembangkan dan merumuskan kebijakan yang tepat untuk riset nanoteknologi yang tepat guna bagi bangsa dan masyarakat Indonesia.
DAFTAR PUSTAKA
1. http://www.nano.gov 2. http://www.cmc.ca/Events/Conferences/MRD98SIA/ 3. http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.htmlhttp://www.nobel.se/chemistry/ laureates/2000/press.html 4. http://www.englib.cornell.edu/scitech/w96/DNA.html; 5. http://www.gg.caltech.edu/~winfree/old_html/DNAresearch.html 6. John C. Miller, Ruben Serrato, Jose Miguel Represas-Cardenas, and Griffith kundah, 2005, The Handbook Of Nanotechnology. 7. Dedy Hermawan Bagus Wicaksono,2001, Dimensi Wartasains Dan Teknologi 8. Dr. kembato, 2005, Gelombang Nano Teknologi, Jakarta, Penerbi YSM 9. Prof. Yohanes Suya, Ph.D, 2004, Nano Teknologi :Teknologi Terkini Menyambut Masa Depan., Jakarta, Penerbit PT Bina Sumber Daya MIPA 10. R. W. Siegel, E. Hu and M.C. Roco, 1999. Nanostructure Science and Technology. A World Wide Study. 11. Google search; Nanotechnologi 12. Google search; Nanomolekular 13. Google search; computer DNA 14. Google search; atom 15. Google search; molekul
