NANOTEKNOLOGI DAN DAN ENERGI (Laporan Tutorial SAINS Dasar)
Tanggal Tutorial : 19 dan 22 November 2012 Tutor : Ricardo Simarmata
Oleh Tiurma Debora Simatupang 1217011064
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG 2012
I. PENDAHULUAN
Pada dekade terakhir ini salah s alah satu pendekatan yang sedang dikembangkan para ahli ter kait dengan pengembangan energi adalah nanoteknologi. Nanoteknologi memiliki wilayah dan dampak dampak aplika aplikasi si yang yang luas luas mulai mulai dari dari bidang bidang materi material, al, transp transport ortasi, asi, ruang ruang angkasa angkasa,, kedo kedokt kter eran an,, ling lingku kung ngan an,, IT sam sampai pai ener energi gi.. Isti Istila lah h nano nanote tekn knol olog ogii pert pertam amaa kali kali dipopulerkan peneliti Jepang Norio Taniguchi pada tahun 1974 lalu. Nanoteknologi adalah teknologi yang mampu mengerjakan dengan ketepatan lebih kecil dari satu mikrometer (sepe (seperju rjuta ta mete meter). r). Peng Penger erti tian an yang ang terk terkan andu dung ng dala dalam m kata kata "nan "nanot otek ekno nolo logi gi"" yang ang berkembang saat ini lebih dari sekadar miniaturisasi dalam skala nanometer (sepermiliar meter), tetapi suatu istilah dari teknologi dengan aplikasi yang sangat luas melingkupi hampir di seluruh kehidupan manusia. Nanoteknologi merupakan ilmu dan rekayasa dalam penciptaan material, struktur fungsi fungsiona onal, l, maupun maupun pirant pirantii dalam dalam sekala sekala nanom nanometer eter.. Defini Definisi si lain lain mengat mengataka akan n bahwa bahwa nanoteknologi adalah pemahaman dan kontrol materi pada dimensi 1 sd 100 nm dimana fenome fenomena-f na-feno enomen menaa unik unik yang yang timbul timbul dapat dapat digun digunaka akan n untuk untuk aplika aplikasi-a si-apli plikas kasii baru. baru. Teknologi ini bahkan menjadi tren riset dunia, khususnya di negara-negara maju. Eropa dan Amerika merupakan pelopor dalam investasi riset di bidang nanoteknologi, diikuti Austra Australia lia,, Kanada Kanada dan negara negara-neg -negara ara Asia, Asia, sepert sepertii Jepang Jepang,, Korea, Korea, Taiwan Taiwan,, RRC dan Singapura. Namun perlu diingat, suatu teknologi memiliki dampak, baik positif maupun negatif negatif.. Dampak Dampak-dam -dampak pak tersebu tersebutt selain selain berpen berpengar garuh uh pada pada segala segala sesuatu sesuatu yang yang ada sebelum keberadaan teknologi itu, juga berpotensi untuk mengubah segala sesuatunya.
II. HASIL DISKUSI
2.1 Latar Belakang Masalah Nanoteknologi terlah banyak menarik perhatian tidak hanya para ilmuwan da para peneliti, melainkan juga para pengusaha karena diyakini bahwa aplikasi dari nanoteknologi di abad 21 ini memiliki peospek ekonomi yang sangat besar. Nanoteknologi berhubungan dengan struktur dan partikel material yang berdimensi kecil dalam skala nanometer.Lalu mengapa dan ada apa dengan ukuran nanometer? Ilmu pengetahuan yang berkembang menjelaskan partikel material yang berdimensi nanometer dapat memiliki sifat sif at fisik baru atau unik yang berbeda dengan bentuk bulk bentuk bulk (bagian (bagian besarnya) besarnya) materialnya. Sebagai contoh partikel emas (Au) yang berukuran 1nm memperlihatkan warna merah, tidak berwanran kuning seperti bulk nya. Jadi nanoteknologi itu sebgaimana telah disebutkan berkali-kali di atas bahwa nanote nanotekno knolog logii bukanl bukanlah ah sebatas sebatas bagaim bagaimana ana mengha menghasilk silkan an materia materiall atau atau partik partikel el yang yang berukuran nanometer, melainkan memilki pengertian yang lebih luas termasuk bagaimana cara memproduksi serta mengetahui kegunaan dari sifat baru yang muncul dari material nano yang telah dibuat itu.
2.2 Analisis Sebelum berbicara mengenai nanoteknologi lebih dalam lagi, terlebih dahulu kita perlu mengetahui sejarah nya. Pertama kali konsep nanoteknologi diperkenalkan oleh Richard Feynman pada sebuah pidato ilmiah yang diselenggarakan oleh American PhysicalSociety di Caltech (California Institute of Technology), 29 Desember 1959 dengan judul “There’s Plenty of Room at the Bottom”. Richard Feynman adalah seorang ahli Fisika dan pada tahun tahun 1965 1965 memenan memenangka gkan n hadiah hadiah nobel nobel dalam dalam bidang bidang fisika. fisika. Istila Istilah h Nanote Nanotekno knolog logii pertama kali diresmikan oleh Prof Norio Taniguchi dari Tokyo Science University tahun 1974 dalam makalahnya yang berjudul “On Basic Concept of ‘Nano-Technology’,” Proc. Intl Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society Society of Precision Engineering Engineering,, 1974. 1974. Pada tahun 1980-an definisi Nanoteknologi dieksplorasi lebih jauh lagi oleh Dr. Eric Drexler mallui buku yang berjudul “Engines of Creation : The Coming Era of Nanotechnology”. Ilmuw Ilmuwan an yang yang terke terkena nall dalam dalam kons konsep ep nano nanote tekn knol olog ogii adal adalah ah K.E. K.E. Drex Drexler ler.. Drex Drexle ler r mengem mengemban bangka gkan n nanote nanotekno knolog logii molek molekula ularr dengan dengan meniru meniru apa yang yang terjad terjadii pada pada sel. Hukum Hukum ini selanjutnya selanjutnya disebut disebut Drexlerian Drexlerian Nanoteknol Nanoteknologi ogi dengan dengan idenya idenya yang disebut assembler. Assembler ini bertindak seperti tangan robot pada pabrik skala makro, yang menaruh atom/molekul pada tempat yang diinginkan.
Dalam Dalam nanote nanotekno knolog logii suatu suatu nanom nanomater aterial ial dapata dapata dibuat dibuat melalui melalui pendek pendekatan atan top-down maupun bottom-up. bottom-up. Pendekatan top-down artinya bahwa pembuatan partikel nano dibentuk
dari material bentuk bulk bentuk bulk kemudian kemudian dilakukan proses atau penggilingan hingga dihasilkan partikel material tersebut dalam dimensi nanometer, sebagai contoh pembuatan partikel batuan mineral menggunakan mesin Ball Mill . Sedangkan pembuatan nanopartikel secara bottom-up ,diartikan bahwa partikel nano terbentk dari hasil penyusunan atom demi atom atau molekul demi molekul sehingga terbentuk struktur berukuran nanometersebagaimana yang dikehendaki, sebgaia contoh pembuatan partikel perak (Ag) yang dilakukan dengan cara proses reduksi sehingga dihasilkan partikel koloid perak yang berukuran nanometer.
Seiring Seiring berkembang berkembangnya nya pengetahua pengetahuan n nanoteknol nanoteknologi ogi mengalami mengalami banyak banyak perkembanga perkembangan, n, yaitu: 1. Nanokomposit Nanokomposit
Prinsip dari pembuatan nanokomposit ini adalah berkat ikatan-ikatan yang terjadi antara atom C, O, dan atom lainnya. Karena ikatan sudah dilakukan mulai dari bentuk Nano, maka akan menghasilkan suatu material yang lebih kuat pada saat menjadi material yang berukuran besar (tampak oleh mata). Nanokomposit digunakan digunakan pada plastik, dipelopori oleh pabrik mobil General Motor dan Toyota. Plastik akan lebih tahan gores, ringan-kuat, sehingga mengurangi beban mobil dan mengurangi biaya bahan bakar, umur pemakaian lebih panjang. Industri transportasi akan dapat menarik keuntungan dari penggunaan nanokomposit ini. Nanoclay dapat meningkatkan ketahanan akan permeabilitas sehingga bagus untuk penggunaan penggunaan pengemas makanan dan minuman. Selain itu nanoclay juga juga dapat dipergunakan untuk mengurangi kemudahan plastik untuk terbakar. Nanoclay dilapisi dengan butyl rubber membuat bola tennis lebih memantul dan tahan lama. 2. Nanokristal
Logam nanokristal mempunyai kekuatan mekanik lebih tinggi, lebih tahan gores, sehingga dapat digunakan sebagai ‘bearing’ atau alat lain seperti komponen kompoter, sensor dan lainnya. Kekerasan logam meningkat dua hingga tiga kali lipat. Nano kristal juga dapat mengabsorb dan memancarkan cahaya dengan berbeda warna (Quantum DotTM). Nanosilver telah dipasarkan, dapat dimasukkan kedalam polimer, tekstil, dapat membunuh bakteri dalam waktu 30 menit. Nano kristal dapat mengabsorb cahaya cahaya matahari lebih bagus sehingga dapat dipergunakan untuk alat potovoltaik. 3. Nanopartikel Nanopartikel
Dipergunakan untuk mencegah melekatnya kotoran pada pakaian dimana pada permukaan direkatkan bulu-bulu dengan ukuran nano sehingga mirip permukaan daun talas. Polimer ukuran nano mulai dari 10 nm hingga 100 nm dipergunakan untuk cat tembok luar, perekat, pelapis kertas, pelapis kain, juga kosmetik sebagai penahan sinar UV. Penahan cahaya matahari juga merupakan contoh penggunaan nanopartikel. 4. Bahan Nanostruktur
Nanodyne membuat logam paduan paduan dengan sintering komposit bubuk dari Tunsten-karbidakobalt yang mempunyai ukuran partikel 15 nm. Diperoleh bahan mempunyai kekerasan
sama dengan intan dan dipergunakan untuk alat pemotong, bor, bahan mesin jet, bahan tahan peluru. 5. Nanotubes
Mirip dengan serat mempunyai diameter beberapa nanometer, sangat kuat, bersifat konduktor, dapat pejal atau beronggar. Carbon nanotube berdasarkan emisi elektron dapat dipergunakan pula untuk layar monitor monokrom. 6. Nanokatalis Nanokatalis
Katalis skala nano berbasis gel dapat dipergunakan untuk mencairkan batu bara yang kemudian dijadikan minyak disel, bensin. Cara ini disukai karena dapat mengurangi kadar belerang pada penggunaan batubara. Ukuran nano nano mempunyai permukaan yang yang sangat luas. Sehingga sangat efektif, murah untuk dipakai sebagai katalis konverter pada mobil. 7. Nanofilter
Serat aluminium ukuran nano dapat dipakai untuk menyaring partikel ukuran sangat kecil, 99,9999% virus dengan kecepatan aliran beberapa ratus kali lebih besar dibanding membran ultra filtrasi. Sehingga air minum tidak memerlukan sterilalisasi lagi. Aplikasi Nanoteknologi Nanoteknologi Di Bidang Energi Seperti telah dipaparkan di atas material bersekala nano (nanomaterial) merupakan material yang sangat atraktif karena mereka memiliki sifat-sifat yang sangat berbeda jika dibandingkan dengan apa yang mereka perlihatkan pada skala makroskopisnya. Sebagai contoh logam platina meruah yang dikenal sebagai material inert dapat inert dapat berubah menjadi material katalitik, bila ukurannya diperkecil sehingga mencapai skala nano dan material stabil seperti aluminium dapat berubah menjadi mudah terbakar (combustible ( combustible). ). Pendekatan nanoteknologi di bidang energi diprediksi dapat merevolusi teknologi energi secara signifikan. Beberapa bidang teknologi energi yang telah mendapat sentuhan nanoteknologi saat ini antara lain: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Photovoltaics: Photovoltaics: pendekatan nanoteknologi menghemat biaya operasi sampai 100 kali lebih murah daripada teknologi konvensional . Reduksi fotokataliti fotokat alitik k : dapat mereduksi mereduks i CO2 menjadi metanol. Fotokonversi langsung (direct ( direct photoconversion) photoconversion) : dapat menghasilkan menghasi lkan gas hidrogen dari air Sel Bahan Bakar ( fuel cells) cells) : nanoteknologi nanotekno logi dibidang fuel dibidang fuel cell menurunkan cell menurunkan biaya 10-100 lipat teknologi konvensional Batere dan kapasitor super (batteries (batteries and supercapacitors) supercapacitors) : memiliki kemampuan kemampuan 10-100 kali lipat teknologi konvensional Penyimpan hidrogen ( H 2 storage) storage) : lebih ringan daripada teknologi konvensional Kabel daya ( Power Power cables seperti superconductors seperti superconductors atau quantum conductors) conductors ) : dapat menghemat energi listrik secara signifikan. Nanoelectronics: Nanoelectronics: memberi dampak dampak revolusioner pada komputer, sensors and and devices. devices.
Robot berbasis nanoelectronics : memungkinkan konstruksi dan perwatan struktur sel surya di ruang angkasa dan perawatan reaktor nuklir. (Super-strong, light weight materials) materials ) : menurun menu runkan kan 10.Material super kuat dan ringan (Super-strong, bobot benda sehingga dapat menghemat menghemat biaya produksi dan meningkatkan efisiensi produk. (thermochemical processes with catalysts catalysts)): unt u ntuk uk 11.Proses termokimia terkatalisis (thermochemical membangkitkan gas hidrogen dari air . (nanotech lighting ): ): untuk mengganti lampu-lampu incandescent 12.Lampu nanotech (nanotech dan fluorescent dan fluorescent . (nanomaterials coatings) coatings ): untuk untu k penggunaan penggun aan dalam d alam 13.Pelapis nanomaterial (nanomaterials pertambangan dan geotermal. 9.
Lalu Lalu pert pertan any yaan selan selanju jutn tnya ya adal adalah ah baga bagaim iman anaa sekum sekumpu pulan lan nano nanoma mate teria riall mamp mampu u meng mengah ahsil silka kan n ener energi gi?? Seba Sebaga gaii cont contoh oh kita kita ambi ambill energ energii nukl nuklir ir sebag sebagai ai sala salah h satu satu contohnya.
DAFTAR PUSTAKA
Nurul T.R., Nanoteknologi Nanoteknologi di Indonesia, Makalah Training Nanoteknologi, Maret 2008
