NANO-MATERIAL

Oleh : Ahmad Zaini – 2407 100 086

Apakah kata orang – orang penting mengenai nanomaterial dan nanoteknologi?

Neal Lane seorang penasehat presiden Amerika dalam ilmu dan teknologi berkata:“Jika saya ditanya mengenai bidang mana dari ilmu dan teknologi yang kemungkinan besar akan menghasilkan terobosan – terobosan besar masa depan maka akan saya jawab ilmu dan rekayasa pada skala nano”.

Ilmu dari perekayasaan dalam ukuran kecil pertama kali dikenalkan pada tahun 1959 oleh Richard P. Feynman dalam sebuah kuliah berjudul There’s Plenty of Room at the Bottom.” ..dan pada akhirnya, pada masa depan kita akan mampu menyusun atom menurut apa yang kita inginkan, dan apa yang akan terjadi ketika kita mampu menyusun atom satu – persatu menurut apa yang kita inginkan ..”

(sumber=oureverydayearth.com)

Apa beda antara Nanosains dan Nanoteknologi?

Nanoteknologi: Rekayasa dari material fungsional/cerdas, alat, dan sistem melalui pengontrolan benda pada skala dari 1 -100 nanometer, dan eksploitasi dari fenomena pada skala tersebut.

Nano sains: Ilmu yang mempelajari sifat – sifat unik yang muncul ketika ukuran mendekati skala nanometer.

Nanosains dan nanoteknologi mencakup berbagai disiplin ilmu sebagai berikut:Ilmu murni (Kimia, Fisika, Biologi, Material, Kedokteran)Ilmu Teknik (Mesin, Kimia, Material, Lingkungan, Metalurgi, Elektro)

Mengapa nanomaterials menjadi penting?

1. Menawarkan kemampuan untuk memanipulasi, mengontrol dan mensintesa material pada level atom dan molekul.

2. Mampu menyediakan afinitas, kapasitas dan selektifitas tingkat tinggi dari suatu material dikarenakan sifat kimia, fisika dan bilogi yang unik.

Definisi Nanomaterial

(sumber: epa.gov)

Benda yang memilikiukuran antara1 － 100

nm.

Secara geometris, nanomaterial dapat dimasukkan dalam material berdimensi

rendah

Secara umum karakteristik dari material nano adalah:

kecil, ringan, properti unggul, dan cerdas.

Klasifikasi material nano berdasarkan geometrisnya:

Nol dimensional: fullerenes, quantum dots, nanoparticles, …

Satu dimensional: nanotubes, nanorods, nanoblets, nanowires, nanofibres, …

Dua dimensional: nanosheets, nanofilms Nanostructured materials:

nanocomposites, quantum wells/wires, thin films, …

Beberapa Efek Penting yang Dimiliki Benda Jika Ukurannya Diperkecil Menuju Skala Nano

1. Efek permukaan2. Efek Ukuran3. Efek Kuantum

Efek permukaan

Semakin kecil ukuran benda maka permukaan atom penyusun benda tersebut yang terekspos dipermukaan benda akan memiliki fraksi yang semakin besar.

Misalkan kita akan memotong sebuah kubus menjadi dua. Kita asumsikan Nb adalah jumlah ikatan kimia yang terlepas, dan e adalah kekuatan ikatan kimia, sedangkan p adalah jumlah atom per luas permukaan baru maka energi permukaan dapat dinyatakan sebagai berikut:

Efek Ukuran

Dalam skala nanometer, sifat baru dan fenomena unik dari bahan akan muncul. Hal ini diakibatkan karena ukuran dari nanomaterial menjadi komparabel dengan banyak parameter fisis seperti ukuran gelombang kuantum, mean free path, ukuran koherensi, dan domain dimensi yang kesemuanya menentukan sifat – sifat dari material. Dalam ilustrasi dibawah ini digambarkan perubahan suhu leleh dari logam emas yang merupakan fungsi dari ukuran partikelnya.

Efek Kuantum

Teori KuboKetika perbedaan energi (delta E) lebih besar dari nilai k.T (maksimal internal energi dari sistem), maka akan banyak sifat yang ada pada bulk material yang hilang dan digantikan dengan sifat yang unik.

Perubahan yang ditimbulkan dari kombinasi efek – efek yang berbeda dari sifat yang dimiliki oleh bulk materialnya1. Perubahan struktur kristal2. Sifat termal, reduksi ukuran ke skala nano akan

menurunkan suhu sintering dan suhu pengkristalan dikarenakan kandungan energi permukaannya yang tinggi.

3. Sifat Mekanik, ketika bahan keramik direduksi sampai skala nano sifat duktilitasnya meningkat sangat signifikan.

4. Sifat Listrik, Sifat konduktivitas cenderung mengalami pembalikan ketika terjadi reduksi ukuran.

5. Sifat katalisis, nanomaterial cenderung memiliki aktivitas katalisis yang lebih baik, karena luas permukaan yang bertambah dan atom diujung – ujung permukaan semakin banyak mengakibatkan bertambahnya reaktivitas bahan.