PENERAPAN KONSEP STRUKTUR ATOM PADA NANO MATERIALS SEBUAH NANOTEKNOLOGI

PENERAPAN KONSEP STRUKTUR ATOM PADA NANO MATERIALS

Teknologi nano memanglah lagi jadi trend baru dalam pertumbuhan teknologi sekarang ini. Sangat mungkin nanoteknologi hendak mengubah dunia ini secara ekstrem. Nanoteknologi berhubungan dengan rekayasa material di tingkat atom serta molekul. Kini ada metode yang memungkinkan guna memanipulasi materi pada skala atom ataupun molekul untuk menciptakan benda dengan diameter yang tidak lebih dari beberapa nanometer.

Berikut ini uraian singkat tentang pengertian nanoteknologi, pentingnya nanoteknologi hingga beberapa contoh penggunaan Nanomaterial.

A. Pengertian Nanoteknologi,

Dalam nanoteknologi, sesuatu partikel didefinisikan sebagai objek kecil yang berperilaku sebagai satu kesatuan terhadap sifat serta transportasinya. sementara itu secara Bahasa Kata nano berasal dari Bahasa Yunani yang artinya kerdil. Ukurannya merupakan satu perseribu juta ataupun satu persemilyar. Kalau dibanding terhadap ukuran meter hingga satu nanometer( nm) sama dengan 10^–9 meter.

Partikel ini lebih jauh diklasifikasikan menurut diameternya. Partikel ultrahalus serupa dengan nanopartikel serta berukuran antara 1 hingga 100 nanometer, partikel halus berukuran antara 100 hingga 2, 500 nanometer, serta partikel kasar berukuran antara 2, 500 dan 10, 000 nanometer.

Sebutan nano muncul pada tahun 1974 ialah dikala Norio Taniguchi menerangkan kalau material bisa dikontrol serta direkayasa sampai ukurannya lebih kecil dari ukuran mikrometer. Ukuran nano ini digunakan pada rekayasa teknologi sehingga dikenal dengan sebutan nanoteknologi.

Nanoteknologi alias teknologi nano merupakan sebuah teknologi yang memakai skala nano ataupun sepersemilyar. Apabila sesuatu material dibuat dalam ukuran nano, maka bakal dihasilkan material dengan sifat- sifat baru yang luar biasa.

Dari penjelasan diatas nanoteknologi bisa didefinisikan sebagai tindakan rekayasa (manipulasi) materi pada skala partikel ataupun molekul yang dikontrol sampai seukuran 1 nanometer( kerdil) ataupun 10^{- 9} m dengan menghasilkan sifat yang luar biasa.

B. Pentingnya Nanoteknologi,

Membuat bahan dari atom oleh atom, ataupun molekul demi molekul, menghasilkan limbah yang sedikit.. Melalui nanoteknologi, material bisa didesain sedemikian rupa guna mendapatkan sifat serta material yang di idamkan tanpa memboroskan atom – atom yang tidak diperlukan. Ingatlah bahwa salah satu prinsip kimia hijau yakni atom ekonomi. Oleh sebab itu nanoteknologi merupakan salah satu penerapan prinsip kimia hijau guna tujuan pelestarian lingkungan.

Struktur nano tercipta karna setiap atom ataupun molekul mengenali posisi alaminya, mirip dengan ion membangun struktur kristal dari larutan. Penciptaan terus menerus Nanomaterials dalam jumlah besar telah didirikan sampai berjumlah sekian banyak ton. Di antara metode yang digunakan untuk memproduksinya yaitu deposisi uap fisik serta kimia.

Di sisi lain, sebagian permasalahan lingkungan global boleh jadi bakal dituntaskan memakai Nanomaterials. Salah satu imbas potensi terbesar dari nanoteknologi pada kehidupan sebagian besar orang di Bumi bisa desalinasi serta pemurnian air, menyediakan air segar dari lautan serta dari sumur payau. Studi ini berjalan pada membran di mana karbon nanotube tertanam guna menambah kekuatan membran serta menciptakannya lebih efisien. Lagi karena daerah permukaan yang tinggi, Nanomaterials, seperti beberapa silikat, membuat filter yang sangat baik untuk menjebak logam berat serta polutan yang lain dari air limbah industri.

Memproduksi material nano tanpa mengganggu area serta kesehatan manusia, juga memproduksi produk nano buat menuntaskan permasalahan lingkungan. Teknologi ini memanfaatkan prinsip kimia hijau serta teknologi hijau untuk membuat material nano serta produk nano tanpa bahan beracun, menggunakan energi yang lebih sedikit, komsumsi sumber energi yang bisa diperbarui bila membolehkan, serta memakai pola pikir siklus( produksi- pakai- daur ulang) dalam segala sesi desain serta keteknikannya.

Material maupun produk nano secara langsung mampu mensterilkan limbah berbahaya, melaksanakan desalinasi, mensterilkan polutan, ataupun mengetahui serta memantau tingkatan polusi. Secara tidak langsung, nanokomposit yang ringan buat otomotif berarti kurangi tenaga serta pemakaian bahan bakar untuk kendaraan.

Indonesia diyakini mempunyai kandungan logam tanah jarang melimpah sehingga berpotensi jadi salah satu pemasok global yang dikala ini masih didominasi Cina. Badan Geologi Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral( ESDM) mengatakan potensi kandungan logam tanah jarang( LTJ) ataupun rare earth yang berasal dari lumpur Lapindo Sidoarjo, Jawa Timur terdapat 3 sumber potensi LTJ yang sudah diidentiikasi. kesatu, dari pertambangan timah yang menghasilkan campuran unsur La, Ce, Nd, serta yang lain. Kedua, dari tambang bauksit yang menghasilkan itrium( Y). Ketiga, dari nikel yang masih dalam kajian memiliki potensi skandium( Sc).

Karakteristik material yang istimewa menjadikan logam tanah jarang sangat menunjang industri elektronik, otomotif, perminyakan, kedirgantaraan, serta pertahanan. Dikala ini pemerintah Indonesia sudah memberikan perhatian spesial terhadap perkembangan logam tanah jarang serta menjadikannya selaku salah satu program prioritas nasional yang tertuang dalam Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional( RPJMN).

Sebuah Nanoteknologi

C. Penerapan konsep struktur atom pada Nanomaterial.

Nanoteknologi saat ini digunakan dalam kimia, fisika, biologi serta rekayasa. Nanomaterials bisa terbuat dengan memotong struktur makro untuk skala nano (top- down approach) ataupun dengan merakit struktur dari atom serta molekul (pendekatan bottom- up). Contoh pendekatan top- down nampak dengan pembuatan mikroprosesor, di mana gelombang pendek ultra- violet serta elektron balok yang digunakan buat memotong wafer silikon yang digunakan buat menciptakan sirkuit dengan struktur nano (kurang dari 50 nm). Konsep perubahan sifat material pada ukuran nano didasari oleh 2 aspek ialah (1) dimensi material (2) luas permukaan material.

1. Nanoteknologi ini berbasis pada pemanfaatan sifat- sifat sesuatu material pada ukuran nano ataupun seukuran atom. Apabila sesuatu material terbuat dalam dimensi nano, hingga bakal dihasilkan material dengan sifat- sifat baru yang luar biasa. Misalnya, ilmuwan sukses membuat material yang disebut graphene yang mempunyai kekuatan ratusan kali daripada baja tetapi lebih ringan. Material semacam itu sangat memungkinkan pembuatan perlengkapan baru yang lebih hebat misalnya elevator dari bumi ke luar angkasa.

2. Kecilnya partikel nano tersebut berdampak sifat yang sangat bermanfaat. Sebagian watak ini timbul dari kenaikan besarnya luas permukaan, misalnya bahan bubuk diganti jadi partikel nano dengan diameter sebagian nanometer. Kenaikan luas permukaan akan menghasilkan kenaikan laju reaksi yang berlangsung pada permukaan material. Ukuran kecil nanomaterials juga mendorong kemungkinan bahan ini membentuk kombinasi yang baik dengan bahan lain dengan iktikad untuk meniingkatkan sifat- sifat material tersebut.

D. Kegunaan Nanomaterials,

Berbagai kegunaan nanomaterials sebagian di antaranya berupa :

1. Katalisis

Katalisis heterogen terjadi kala reaksi berlangsung pada permukaan katalis padat. Salah satu aplikasi katalitik yang telah dikembangkan adalah pemakaian cerium (IV) oksida nanopartikel yang ditambahkan ke mesin diesel serta bahan bakar bio- diesel dalam jumlah yang sangat kecil (5- 10 ppm). Ketika bahan bakar diesel terbakar di mesin, hingga tidak seluruhnya partikel halus karbon teroksidasi, karbon monoksida dan bahan bakar yang tidak bereaksi dipancarkan.

2. Plastik serta kaca

Karbon nanotube tidak cuma sangat kokoh, namun juga fleksibel. Mereka dapat diputar serta ditekuk tanpa rusak. Sehingga mereka digunakan dalam polimer serta komposit buat menguatkan struktur, guna tingkatkan konduktivitas material listrik serta buat tingkatkan perpindahan panas. Di sisi lain, komposit yang memiliki nanopartikel silika menahan panas dari mesin mobil serta karena itu dapat digunakan selaku bagian- bagian mesin. Bahan nanokomposit dibuat dari tanah liat- diperkuat poliamida, Saat ini Toyota memakai nanotube untuk membuat panel mobil, yang sebanyak 30% lebih ringan dari struktur yang ada, serta 2 kali lebih tahan terhadap peyok serta goresan semacam pada polimer konvensional. Perihal ini menciptakan mobil yang lebih ringan, sehingga mobil lebih hemat bahan bakar serta aman untuk lingkungan

3. Olah- raga serta rekreasi

Karbon nanotube menghasilkan komposit dengan resin epoxy dengan kekuatan tarik 5 – 10 kali lebih besar dari serat karbon diperkuat bahan yang sama. Tiang- tiang kapal pesiar telah dibuat secara komersial, yang hingga 30 kali lebih kaku tanpa perlu menambah ekstra berat kapal.

Lempung nano- tersebar dan karet butyl (poli (2- methylpropene)) memberikan seal yang sangat baik buat udara. Bagian dalam bola tenis bisa disemprot dengan larutan yang memiliki bahan tersebut serta ini membuat bola tenis lebih ketat udara dari bola tenis biasa dan bakal mempertahankan tekanan udara, serta karenanya bouncing mereka lebih lama.

Aplikasi lain dari karbon nanotube komposit diperkuat termasuk raket tenis, pancing, serta panel bodi mobil yang digunakan dalam balap mobil buat kekuatan serta ringan, sehingga menaikkan kinerja. Sifat bantalan sol sepatu sudah diperbaiki dengan memasukkan nanopartikel sehingga mengubah struktur telapak polimer, sedangkan pada saat yang sama memperlama energi tahan serta kekerasan ditingkatkan dengan kehadiran nanopartikel. dan masih banyak lagi contoh lainnya.

Lihat Video Pembelarannya Juga:

Demikianlah sekelumit tentang pengertian dan pentinggya nanoteknologi serta contoh kegunaanya yang memanfaatkan konsep tentang struktur atom yang telah di pelajari sewaktu mengikuti pembelajaran pada tingkat menengah hingga lanjut di bidang kimia dan fisika.

Sumber :

https://id.wikipedia.org/wiki/Nanopartikel

https://gravitime.net/2017/11/7-aplikasi-nanoteknologi-yang-futuristik

Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMA Kelas X, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, Dan Teknologi Republik Indonesia, 2021