MAKALAH : FISIKA MODERN

NANO PARTIKEL

DAN

NANOTOMOGRAFI

DISUSUN OLEH

NAMA : SRIRAHAYU

NIM : 1303408024

FAKULTAS SAINS

UNIVERSITAS COKROAMINOTO POLOPO

TAHUN AJARAN

2013_2014

1 | Fisika Modern

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan

rahmat– Nya, kami dari kelompok empat dapat menyelesaikan makalah yang berjudul

“Nanopartikel dan Nanotomografi”. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas Mata

Kuliah Fisika Modern di Universitas Cokroaminoto Palopo Tahun 2014.

Kami mengucapkan terima kasih kepada Dosen Universitas Cokroaminoto atas

bimbingan yang diberikan, orangtua dan teman-teman serta semua pihak yang berperan

selama pembuatan makalah ini.

Kami menyadari masih banyak kekurangan yang terjadi dalam penulisan

makalah ini. Oleh karena itu, kami meminta maaf atas kekurangan tersebut. Besar

harapan kami agar pembaca bisa memberikan saran dan kritik yang membangun agar

menjadi cerminan dan sebagai bahan referensi kami dalam penulisan makalah yang lebih

baik lagi. Akhirnya, kami berharap agar makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Palopo, 30 juli 2014

2 | Fisika Modern

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.......................................................................................1

KATA PENGANTAR....................................................................................2

DAFTAR ISI...................................................................................................3

BAB I PENDAHULUAN...............................................................................4

I.1 LATAR BELAKANG.................................................................................5

I.2 RUMUSAN MASALAH............................................................................5

I.3 TUJUAN MASALAH.................................................................................6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................6

II.1 NANOPARTIKEL.....................................................................................6

II.1.1 Pengertian.....................................................................................6

II.1.2 Pembuatan Nanopartikel..............................................................6

II.1.3 Pembagian nano............................................................................. 7

II.1.4 Karakterisasi..................................................................................10

II.1.5 Temperatur lebur nanomaterial..................................................14

II.1.6 Lebar celah pita energi nanomaterial..........................................14

II.1.7 Aplikasi nanomaterial...................................................................15

II.1.8 Kelebihan........................................................................................15

II.1.9 Kekurangan....................................................................................16

II.2 NANOTOMOGRAFI................................................................................16

II.2.1 Pengertian......................................................................................16

II.2.1 Aplikasi Tomografi........................................................................16

BAB III PENUTUP.........................................................................................19

III.1 KESIMPULAN.........................................................................................19

III.2 SARAN.....................................................................................................19

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................20

3 | Fisika Modern

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Nanoteknologi merupakan ilmu yang mempelajari partikel dalam rentang

ukuran 1-1000 nm (Buzea, et al., 2007). Nanoteknologi mulai memungkinkan

para ilmuwan, ahli kimia, dan dokter untuk bekerja di tingkat molekuler dan sel

untuk menghasilkan kemajuan penting di bidang ilmu pengetahuan dan kesehatan.

Penggunaan bahan nanopartikel menawarkan keuntungan besar karena ukuran

mereka yang unik dan sifat fisikokimia. Penelitian nanopartikel sedang

berkembang pesat karena dapat diaplikasikan secara luas seperti dalam bidang

lingkungan, elektronik, optis dan biomedis (Jain, et al., 2006; Stern dan McNeil,

2008).

Nanopartikel adalah partikel yang memiliki satu dimensi yaitu kurang dari

100 nanometer. Bahan konvensional yang terbuat nanopartikel bisa di ubah

kebanyak bentuk. Hal ini disebabkan karena nanopartikel memiliki luas

permukaan per satuan berat lebih besar daripada lebar partikelnya, hal ini

menyebabkan mereka lebih reaktif terhadap beberapa molekul lain. Nanopartikel

digunakan, dievaluasi, di berbagai bidang.

Saat ini alat ukur struktur nano telah banyak digunakan, seperti untuk

melihat permukaan material yang berukuran nano. Alat ukur yang digunakan

untuk melihat struktur nano yaitu STM, SEM, TEM dan lain lain. Namun pada

alat ukur struktur nano ini memiliki kekurangan yaitu hanya dapat melihat

struktur permukaan secara 3 dimensi saja. Selain alat ukur untuk struktur nano ada

juga alat ukur yang dapat melihat objek di dalam material. Alat tersebut adalah

tomografi.

4 | Fisika Modern

I.2 RUMUSAN MASALAH

a) Jelaskan defenisi Nanopartikel dan metode pembuatan Nanopartikel?b) Jelaskan defenisi dan kegunaan Tomografi?

I.3 TUJUAN PENULISAN

a) Untuk mengetahui defenisi dan metode pembuatan nanopartikelb) Untuk mengetahui defenisi dan kegunaan Tomografi

5 | Fisika Modern

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 NANOPARTIKEL

II.1.1 Pengertian

Nanosains adalah salah satu penelitian yang paling penting dalam ilmu

pengetahuan modern.Nanopartikel dapat terdiri dari bahan konstituen tunggal atau

menjadi gabungan dari beberapa bahan. Nanopartikel di alam sering ditemukan

dengan bahan aglomerasi dengan berbagai komposisi, sedangkan komposisi

bahan murni tunggal dapat dengan mudah disintesis dengan berbagai metode.

Berdasarkan sifat kimia dan elektromagnetik, nanopartikel dapat tersebar seperti

aerosol, suspensi/koloid, atau dalam keadaan menggumpal. Sebagai contoh,

nanopartikel magnetik cenderung mengelompok, membentuk sebuah aglomerat,

kecuali permukaan mereka dilapisi dengan bahan non-magnetik, dan dalam

keadaan menggumpal, nanopartikel dapat berperilaku sebagai partikel yang lebih

besar, tergantung pada ukuran aglomerat tersebut (Buzea, et al., 2007).

II.1.2 Pembuatan Nanopartikel

Sediaan nano partikel dapat dibuat dengan berbagai metode, hingga saat

ini ada beberapa pembuatan metode nanopartikel yang sering digunakan yaitu

presitipasi, penggilingan ( milling methods ), salting out, fluida superkritis,

polimerisasi monomer, polimer hidrofilik, dan dispersi pembentukan polimer,

( soppimath. et al., 2012 ; Mansouri et al., 2011)

1). Metode emulsifikasi

Metode emulsifikasi menggunakan prinsip difusi antara pelarut larut air

seperti aseton atau metanol dengan pelarut organik tidak larut air seperti

kloroform dengan penambahan polimer. Difusi yang terjadi antara dua pelarut

tersebut mengakibatkan emulsifikasi pada daerah di antara dua fase pelarut.

Partikel yang berada di antara dua fase pelarut tersebut berukuran lebih kecil dari

pada kedua fase pelarut itu sendiri (Soppimath, et al., 2001).

6 | Fisika Modern

2). Metode presipitasi

Sebuah proses dimana bahan dilarutkan ke dalam pelarut yang cocok, lalu

dimasukkan ke dalam pelarut lain yang bukan pelarutnya dipengaruhi pH, suhu

atau perubahan pelarut kemudian segera menghasilkan presipitasi zat aktif dengan

partikel yang lebih kecil (Haskel, 2009). Metode ini menggunakan agen penahan

tegangan permukaan yang cukup besar untuk menahan agregasi. Kelemahan

metode ini adalah nanopartikel yang terbentuk harus distabilisasi untuk mencegah

timbulnya kristal berukuran mikro dan zat aktif yang hendak dibuat

nanopartikelnya harus larut setidaknya dalam salah satu jenis pelarut, sementara

diketahui bahwa banyak zat aktif memiliki kelarutan rendah baik di air maupun

pelarut organik (Junghanns dan Müller, 2008).

3). Metode milling

Penggilingan merupakan teknik standar yang telah digunakan dalam

beragam bidang aplikasi industri untuk mengurangi ukuran partikel. Besarnya

pengurangan ukuran diatur oleh jumlah energi penggilingan, yang ditentukan oleh

kekerasan intrinsik obat, media grinding, dan penggilingan. Pengurangan ukuran

partikel lewat penggilingan dapat dijelaskan oleh tiga mekanisme kunci yang

saling mempengaruhi yakni gesekan antara dua permukaan karena tekanan yang

dihasilkan melampaui kekuatan inheren partikel sehingga mengakibatkan

frakturasi (patahan atau retakan), gaya gesek yang dihasilkan (shear force)

mengakibatkan pecahnya partikel menjadi beberapa bagian, dan deagregasi terkait

kolisi (tabrakan) antar agregat pada laju diferensial yang tinggi (Vijaykumar, et

al., 2010).

4). Metode fluida superkritis

Metode fluida superkritis menggunakan senyawa yang memiliki suhu dan

tekanan di atas titik kritis. Senyawa yang termasuk dalam golongan ini antara lain

karbon dioksida, air, dan gas metan. Senyawa ini digunakan sebagai pengganti

pelarut organik yang berbahaya bagi lingkungan (Soppimath, et al., 2001).

7 | Fisika Modern

5). Metode polimerisasi monomer

Metode polimerisasi monomer menggunakan senyawa

polialkilsianoakrilat (PACA). Metil atau etil sianoakrilat dimasukkan dalam

media asam dengan penambahan surfaktan. Monomer sianoakrilat ditambahkan

dalam campuran yang sedang diaduk dengan magnetic stirrer. Senyawa obat

ditambahkan baik sebelum penambahan monomer maupun setelah reaksi

polimerisasi. Suspensi nanopartikel yang terbentuk dimurnikan dengan

ultrasentrifugasi (Soppimath, et al., 2001).

6). Metode polimer hidrofilik

Metode polimer hidrofilik tidak memerlukan surfaktan seperti metode

polimerisasi monomer. Polimer yang digunakan dalam metode ini merupakan

polimer larut air seperti kitosan larut air, natrium alginat dan gelatin. Nanopartikel

umumnya terbentuk secara spontan ataupun dengan penambahan pengemulsi

(Soppimath, et al., 2001).

7). Disolusi

Proses melarutnya suatu obat disebut disolusi. Uji disolusi yaitu uji

pelarutan in vitro yaitu mengukur laju dan jumlah pelarutan obat dalam suatu

media “aqueous” dengan adanya satu atau lebih bahan tambahan yang terkandung

dalam produk obat. Pelarutan obat merupakan bagian penting sebelum kondisi

sitemik (Shargel dan Yu, 1988).

Disolusi juga didefinisikan sebagai proses suatu zat padat masuk ke dalam

pelarut yang menghasilkan suatu larutan. Disolusi merupakan salah satu kontrol

kualitas yang dapat digunakan untuk memprediksi bioavailabilitas, dan dalam

beberapa kasus dapat sebagai pengganti uji klinik untuk menilai bioekivalen

(bioequivalence). Hubungan kecepatan disolusi in vitro dan bioavailabilitasnya

dirumuskan dalam bentuk IVIVC (in vitro – in vivo corelation). Kinetika uji

disolusi in vitro memberi informasi yang sangat penting untuk meramalkan

availabilitas obat dan efek terapeutiknya secara in vivo.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses disolusi dibagi atas 3 kategori

yaitu:

1). Faktor-faktor yang berhubungan dengan sifat fisikokimia obat, meliputi:

8 | Fisika Modern

a. Efek kelarutan obat

Kelarutan obat dalam air merupakan faktor utama dalam menentukan

laju disolusi. Kelarutan yang besar menghasilkan laju disolusi yang cepat.

b. Efek ukuran partikel

Ukuran partikel berkurang, dapat memperbesar luas permukaan obat

yang berhubungan dengan medium sehingga laju disolusi meningkat.

2). Faktor-faktor yang berhubungan dengan sediaan obat, meliputi :

a. Efek formulasi

Laju disolusi suatu bahan obat dapat dipengaruhi bila dicampur

dengan bahan tambahan. Bahan pengisi, pengikat dan penghancur yang

bersifat hidrofil dapat memberikan sifat hidrofil pada bahan obat yang

hidrofob, oleh karena itu disolusi bertambah, sedangkan bahan tambahan

yang hidrofob dapat mengurangi laju disolusi.

b. Efek faktor pembuatan sediaan

Metode granulasi dapat mempercepat laju disolusi obat-obat yang

kurang larut. Penggunaan bahan pengisi bersifat hidrofil seperti laktosa dapat

menambah hidrofilisitas bahan aktif dan menambah laju disolusi.

3). Faktor-faktor yang berhubungan dengan faktor disolusi, meliputi :

a. Tegangan permukaan medium disolusi

Tegangan permukaan mempunyai pengaruh terhadap laju disolusi bahan

obat. Surfaktan dapat menurunkan sudut kontak, oleh karena itu dapat

meningkatkan proses penetrasi medium disolusi ke matriks. Formulasi tablet

dan kapsul konvensional juga menunjukkan penambahan laju disolusi obat-

obat yang sukar larut dengan penambahan surfaktan ke dalam medium

disolusi.

b. Viskositas medium

Semakin tinggi viskositas medium, semakin kecil laju disolusi bahan obat

c. pH medium disolusi

Larutan asam cenderung memecah tablet sedikit lebih cepat

dibandingkan dengan air, oleh karena itu mempercepat laju disolusi (Gennaro,

1990). Obat-obat asam lemah disolusinya kecil dalam medium asam, karena

9 | Fisika Modern

bersifat nonionik, tetapi disolusinya besar pada medium basa karena terionisasi

dan pembentukan garam yang larut (Martin, et al., 1993; Sulaiman, 2007).

II.1.3 Pembagian nano

a. Nol dimensi        : Nanopartikel (oksida logam, semikonduktor, fullerenes)

b. Satu dimensi      : Nanotubes, nanorods, nanowires

c.Dua dimensi       : Thin films (multilayer, monolayer, self-assembled,

mesoporous)

d. Tiga dimensi      : Nanokomposit, nanograined, mikroporous, mesoporous,

interkalasi, organik  dan anorganik hybrids.

II.1.4 Karakterisasi

Terdapat beberapa macam alat untuk mengkarakterisasi material yang

berukuran nanometer. Mikroskop cahaya tidak dapat digunakan untuk

mengkarakterisasi material yang berukuran nanometer. Hal ini dikarenakan

panjang gelombang cahaya tampak yang digunakan pada mikroskop cahaya

memiliki panjang gelombang yang lebih besar daripada dimensi sistem yang

diamati. Seperti yang diketahui bahwa panjang gelombang cahaya tampak sekitar

400-700 nm. Oleh karena itu, mikroskop cahaya tidak bisa mengamati sistem

yang berukuran nanometer (Lia.et.al, 2010).

1. SEM

Mikroskop elektron merupakan alat yang menggunakan sinar elektron

berenergi tinggi untuk menguji objek yang berukuran sangat kecil. Pengujian ini

dapat memperoleh informasi mengenai topografi, morfologi, komposisi dan

kristalografi. SEM adalah salah satu tipe mikroskop elektron yang mampu

menghasilkan resolusi tinggi dari gambaran suatu permukaan sampel.

2. XRD

Difraksi Sinar X merupakan teknik yang digunakan dalam karakteristik

material untuk mendapatkan informasi tentang ukuran atom dari material kristal

maupun nonkristal. Difraksi tergantung pada struktur kristal dan panjang

gelombangnya. Metode difraksi sinar X digunakan untuk mengetahui struktur dari

lapisan tipis yang terbentuk.

10 | Fisika Modern

3. STM

Scanning Tunneling Mikroscopies (STM) merupakan mikroskop non-optik

yang dapat digunakan untuk mengamati struktur permukaan suatu material. STM

adalah mikroskop non-optik yang membaca probe listrik pada permukaan yang

kemudian dicitrakan untuk mendeteksi arus listrik antara tip dan permukaan atom

yang dipelajari. STM memungkinkan untuk memvisualisasikan densitas elektron

dan mengetahui posisi masing-masing atom dan jari-jari permukaan kisi. STM

menghasikan bentuk tiga dimensi dari permukaan yang berguna untuk

mengkarakterisasi kekasaran permukaan dan mengetahui ukuran dan komposisi

molekul yang menyusun permukaan atom.

4. XRF

XRF adalah alat yang digunakan untuk menganalisis kandungan unsur

dalam bahan yang menggunakan metode spektrometri. XRF merupakan

pemancaran sinar X dari atom tereksitasi yang dihasilkan oleh tumbukan elektron

berenergi tinggi, partikel-partikel lain, atau suatu berkas utama dari sinar X lain.

Analisis menggunakan XRF dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan

sinar-X karakteristik yang terjadi dari peristiwa efekfotolistrik.

5. TEM

Sama seperti SEM, TEM juga digunakan untuk mengkarakterisasi suatu

material, biasanya untuk material berukuran nanometer. Namun TEM memiliki

resolusi yang lebih tinggi daripada SEM. Malah, High Resolutin TEM (HR-TEM)

dapat menentukan lokasi atom-atom dalam material. Cara kerjanya pun sangat

mirip dengan prinsip Rontgen dalam kedokteran.

6. AFM

AFM merupakan alat pengkarakterisasi material dengan menggunakan

gaya atom antar tip dan substrat. AFM adalah salah satu alat terpenting untuk

pencitraan, mengukur, dan memanipulasi materi pada skala nano.

Beberapa efek penting yang dimiliki benda jika ukurannya diperkecil menuju

skala nano:

1. Efek permukaan

11 | Fisika Modern

Semakin kecil ukuran benda maka permukaan atom penyusun benda

tersebut yang terekspos dipermukaan benda akan memiliki fraksi yang semakin

besar. Nanomaterial memiliki surface area yang besar daripada material

awalnya. Hal ini dapat meningkatkan reaktifitas kimia dan meningkatkan

kekuatan sifat elektronik.

2. Efek ukuran

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.

3. Efek kuantum

Berdasarkan teori Kubo mengenai energi gap elektron yang dirumuskan

sebagai:

ΔE=A/d^E

dimana ΔE adalah energi gap, d sebagai diameter partikel, dan A adalah

konstanta material Ketika 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.

Pita energi yang kontinyu tergantikan oleh energi level yang terpisah jika

ukuran partikel mendekati radius Bohr dari elektron dalam padatan hal ini dikenal

dengan efek kuantum. Untuk nanomaterial, energi bandgap sangat sensitif

terhadap morfologinya (ukuran, bentuk, defek) dan dari distribusi komposisinya.

Kombinasi dari efek – efek tersebut menimbulkan munculnya sifat fisis yang

berbeda dari sifat yang dimiliki oleh bulk materialnya. Fenomena unik yang dapat

diamati pada sifat-sifat magnetik, mekanik, listrik, termal, optik, kimia dan

biologi yaitu : (

1. Sifat elektrik

Nanomaterial dapat mempunyai energi lebih besar dari pada material

ukuran biasa karena memiliki surface area yang besar. Hal ini berkaitan dengan

12 | Fisika Modern

resistivitas elektrik yang mengalami kenaikan dengan berkurangnya ukuran

partikel. Contohnya : material yang bersifat isolator dapat bersifat konduktor

ketika berskala nano, sedangkan contoh aplikasinya: Baterai logam nikel

hibrida terbuat dari nanokristalin nikel dan logam hibrida yang membutuhkan

sedikit recharging dan memiliki masa hidup yang lama. Efisiensi efek

termoelektrik akan meningkat pada bahan beskala nano. Partikel

logam/semikonduktor berukuran nano memiliki warna emisi berbeda

dibandingkan partikel tersebut dengan ukuran skala mikro.

2. Sifat magnetik

Tingkat kemagnetan akan meningkat dengan penurunan ukuran butiran

partikel dan kenaikan spesifik surface area persatuan volume partikel

sehingga nanomaterial memiliki sifat yang bagus dalam peningkatan sifat

magnet (ketika ukuran butir bahan magnetik diperkecil hingga skala nano,

bahan feromagnetik berubah menjadi bahan superparamagnetik). Contohnya:

Magnet nanokristalin yttrium-samarium-cobalt memiliki sifat magnet yang

luar biasa dengan luas permukaan yang besar.

3. Sifat mekanik

Lebih besar bila dibandingkan dengan material dengan ukuran biasa (salah

satu sifat mekanik bahan adalah kekuatan luluh yaitu batas maksimum

kekuatan suatu bahan sebelum mengalami deformasi plastis (berubah bentuk).

Jika ukuran butir suatu logam atau keramik lebih kecil dari ukuran butir kritis

(<100 nm) , sifat mekanik bahan berubah dari keras menjadi lunak.Contoh

aplikasinya :Apabila material nano digunakan pada cat, akan berefek antigores,

antiluntur, dan memantulkan panas. Cat berpartikel nano akan membuat rumah

atau kendaraan tetap sejuk meski terpapar sinar matahari.

4. Sifat optik

Sistem nanomaterial memiliki sifat optik yang menarik, yang mana

berbeda dengan sifat kristal konvensional. Kunci penyumbang faktor

masuknya quantum tertutup dari pembawa elektrikal pada nanopartikel, energi

yang efisien dan memungkinkan terjadinya pertukaran karena jaraknya dalam

sekala nano serta memiliki sistem dengan interface yang tinggi. Dengan

13 | Fisika Modern

perkembangan teknologi dan material mendukung perkembangan sifat

nanofotonik. Dengan sifat optik linier dan nonlinier material nano dapat dibuat

dengan mengontrol dimensi kristal dan surface kimia, teknologi pembuatan

menjadi faktor kunci untuk mengaplikasikan. Contoh: Electrochromik untuk

liquid crystal display (LCD)

5. Sifat kimia

Merupakan faktor yang penting untuk aplikasi kimia nanomaterial yaitu

penumbahan surface area yang mana akan mngningkatkan aktivitas kimia dari

material tersebut. Contoh aplikasi : Teknologi fuel cell dimana dalam fuel cell

digunuakan logam Pt dan Pt-Ru

6. Sifat katalisis

Nanomaterial cenderung memiliki aktivitas katalisis yang lebih baik. Hal

ini disebabkan luas permukaan yang bertambah dan atom diujung – ujung

permukaan semakin banyak mengakibatkan bertambahnya reaktivitas dari

bahan. Dibawah ini dicontohkan data aktivitas dari logam emas untuk

mengkatalis oksidasi CO dengan semakin mengecilnya ukuran partikel.

II.1.5 Temperatur lebur nanomaterial

Temperatur lebur suatu material sangat bergantung pada ukuran

partikelnya. Semakin kecil ukuran suatu partikel makin kecil temperatur leburnya

(Schaefer, 2010). Emas pada ukuran besar (bulk) memiliki temperatur lebur

1.064oC, sementara jika ukurannya 2 nm temperatur leburnya turun menjadi

200oC. Dengan temperatur lebur pada ukuran bulk, α adalah konstanta yang

bergantung pada jenis material, ρ adalah densitas material, R adalah jari-jari

partikel dan H adalah kalor laten fusi material.

II.1.6 Lebar celah pita energi nanomaterial

Lebar celah pita energi suatu material dipengaruhi ukuran partikelnya

(Schaefer, 2010). Jika lebar celah pita energi suatu material telah diperoleh, maka

ukuran partikel dapat ditentukan. Hubungan antara jari-jari partikel Rdan lebar

celah pita energi ΔE dapat dirumuskan sebagai:

Dimana: Eg adalah energi transisi hasil pengukuran nanopartikel,  Egbulk adalah

energi transisi material dalam ukuran  bulk,  h adalah konstanta Plank,  e adalah

14 | Fisika Modern

muatan elektron,  mo adalah massa diam elektron, me adalah massa efektif

elektron, mh adalah massa hole, ε dan εo masing-masing adalah konstanta

dielektrik material dan permitivitasnya pada ruang hampa (Horasdia).

II.1.7 Aplikasi nanomaterial

Beberapa contoh aplikasi nanomaterial adalah sebagai berikut: (Ade, 2011)

1. Kesehatan

a. Contrast agent untuk pencitraan sel dan terapi untuk mengobati kanker

b. Nanoteknologi-on-a-chip

c. Drug delivery vehicles

d. Kosmetik yang dapat melindungi diri dari bahaya sinar  ultraviolet .

2. Lingkungan Hidup

Nanofiltration terutama digunakan untuk menghilangkan ion atau

pemisahan fluida yang berbeda.

3. Elektronika

Salah satu aplikasi dalam elektronika adalah sebagai Memori Storage.

II.1.8 Kelebihan

a) Dengan ukuran partikel yang sangat kecil namun efisiensi yang jauh lebih

tinggi dibanding pada saat partikel berukuran normal.

b) Fenomena unik sifat-sifat mekanik, fisika, kimia, biologi, listrik, termal dan

elektrik pada skala nano membuka peluang aplikasi bahan dan teknologi nano

diberbagai bidang.

c) Dengan adanya fenomena unik diatas maka banyak inovasi baru misalnya :

mengubah polusi panas menjadi energi listrik, mobil berbahan baku nanas.

d) Penerapan material nano bukan hanya pada bidang teknik, melainkan juga

pada produk makanan, obat-obatan, dan kosmetik.

e) Produk yang dihasilkan jauh lebih berkualitas, yaitu tidak mudah aus, hemat

enrgi karena tahan panas, dan tidak memerlukan pendinginan, dengan

demikian , akan menghemat biaya oprasional dan pemeliharaan serta ramah

lingkungan.

15 | Fisika Modern

II.1.9 Kekurangan

a. Nanopartikel berbahaya bagi kesehatan karena Nanopartikel dapat meng

ganggu jalannya transportasi substansi vital masuk dan keluar sel, sehingga

mengakibatkan kerusakan fisiologis sel dan mengganggu fungsi sel normal.

b. Bioavailability, didefinisikan sebagai kemampuan bahan untuk menembus

membran/lapisan jaringan tubuh melalui berbagai cara paparan (kulit,

pernafasan, dan pencernaan).

c. Bioaccumulation, didefinisikan sebagai kemampuan partikel yang terabsorpsi

untuk terakumulasi didalam jaringan tubuh organisme dengan berbagai jalur

paparan.

d. Toxic Potential, efek dari toksisitas nanomaterial dimungkinkan melalui

berbagai sebab yaitu kemampuan oksidasi, inflamasi dari iritasi fisis,

pelepasan dari radikal yang terkandung dan dari pengotor (impurities) dari

pembuatan nanomaterial misalkan sisa katalis, pengotor bahan baku yang

kurang murni.

II.2 NANOTOMOGRAFI

II.2.1 Pengertian

Tomografi adalah proses untuk menghasilkan tomogram, gambar dua

dimensi dari irisan atau bagian melalaui objek tiga dimensi. Tomografi mencapai

hasil yang luar biasa hanya dengan menggerakkan sumber sinar-X dalam satu arah

di saat film sinar-X bergerak dalam arah yang berlawanan selama paparan untuk

mempertajam struktur pada bidang fokus, sementara struktur dalam bidang

lainnya tampak kabur. Tomogram adalah gambar, tomograf adalah alat, dan

tomografi adalah prosesnya.

Nanotomografi merupakan proses untuk mendapatkan ukuran nano

material dengan bantuan gelombang elektromagnetik yaitu sinar-X.

II.2.1 Aplikasi Tomografi

Dalam dunia medis, sistem tomografi telah banyak diaplikasikan seperti

MRI (Magnetic Resonance Imaging), X-ray CT (Computed Tomography),

SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography). Namun aplikasi

16 | Fisika Modern

tomografi umumnya untuk melihat objek didalam permukaan dengan ukuran yang

besar secara 3 dimensi. Dari beberapa aplikasi tomografi tersebut, kita akan

membahas lebih lanjut mengenai SPECT ( Single Photon Emission Computed

Tomography) .

Istilah Positron Emission Tomography (PET) Scan merupakan salah satu

jenis kedokteran nuklir, yang untuk pertama kali dikenalkan oleh Brownell dan

Sweet pada tahun 1953. Prototipenya telah dibuat pada sekitar tahun 1952,

sedangkan alatnya pertama kali dikembangkan di Massachusetts General Hospital,

Boston pada tahun 1970. Positron yang merupakan inti kinerja PET pertama kali

diperkenalkan oleh PAM Dirac pada akhir tahun 1920-an. PET adalah metode

visualisasi metabolisme tubuh menggunakan radioisotop pemancar positron. Oleh

karena itu, citra (image) yang diperoleh adalah citra yang menggambarkan fungsi

organ tubuh. Fungsi utama PET adalah mengetahui kejadian di tingkat sel yang

tidak didapatkan dengan alat pencitraan konvensional lainnya. Kelainan fungsi

atau metabolisme di dalam tubuh dapat diketahui dengan metode pencitraan

(imaging) ini. Hal ini berbeda dengan metode visualisasi tubuh yang lain seperti

foto rontgen, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI)

dan single photon emission computerized tomography (SPECT).

CT Scan dan MRI hanya mampu mendeteksi kanker terbatas pada aspek

anatomi tubuh. Misalnya, CT Scan dan MRI hanya mampu mendekteksi kanker di

payudara, kepala, hati, dan sejumlah titik tubuh lainnya. Sedangkan mekanisme

kerja organ tubuh yang disebut metabolisme tubuh tidak dapat dipantau oleh CT

Scan atau MRI. Sedangkan pada PET-Scan, aspek anatomi dan metabolik

sekaligus masuk radar deteksi alat canggih ini. Dimana pun atau kemana pun

kanker merambat PET-Scan dapat mendeteksinya. Bahkan kemampuan deteksi

alat ini mencakup semua aspek penting tentang kanker seperti jenis, tingkat

keganasan (stadium), lokasi, serta cara rambat penyakit mematikan ini.

PET dapat pula digunakan pula untuk menganalisa hasil penanganan kanker yang

telah dilakukan. Setelah penanganan kanker melalui operasi perlu dilakukan

pemeriksaan apakah masih ada sisa sisa kanker yang tersisa. Untuk keperluan ini,

PET merupakan metode yang paling tepat, karena pada kondisi ini keberadaan

17 | Fisika Modern

kanker sulit dilihat secara fisik. Yang diperlukan adalah melihat keberadaan

metabolisme sel kanker. Selain itu, PET dapat pula digunakan untuk melihat

kemajuan pengobatan kanker baik dengan chemotherapy maupun radiotherapy.

Kemajuan hasil pengobatan kanker dapat diketahui dari perubahan metabolisme di

samping perubahan secara fisik. Untuk keperluan ini, kombinasi PET dan CT

memberikan informasi yang sangat berharga untuk menentukan tingkat efektivitas

pengobatan yang telah dilakukan.

Prinsip dan cara kerja PET Scan

Sel-sel kanker memiliki tingkat metabolisme yang lebih tinggi dari sel-sel

lain. Salah satu karakteristik adalah bahwa sel-sel kanker memerlukan tingkat

yang lebih tinggi glukosa untuk energi. Ini adalah langkah-langkah proses

biologis PET. Positron emisi tomografi (PET) membangun sistem pencitraan

medis gambar 3D dengan mendeteksi gamma sinar radioaktif yang dikeluarkan

saat glukosa (bahan radioaktif) tertentu disuntikkan ke pasien. Setelah dicerna,

gula tersebut diolah diserap oleh jaringan dengan tingkat aktivitas yang lebih

tinggi / metabolisme (misalnya, tumor aktif) daripada bagian tubuh.

PET-scan dimulai dengan memberikan suntikan FDG (suatu radionuklida

glukosa-based) dari jarum suntik ke pasien. Sebagai FDG perjalanan melalui

tubuh pasien itu memancarkan radiasi gamma yang terdeteksi oleh kamera

gamma, dari mana aktivitas kimia dalam sel dan organ dapat dilihat. Setiap

aktivitas kimia abnormal mungkin merupakan tanda bahwa tumor yang hadir.

Sinar Gamma yang dihasilkan ketika sebuah positron dipancarkan dari bahan

radioaktif bertabrakan dengan elektron dalam jaringan. Tubrukan yang dihasilkan

menghasilkan sepasang foton sinar gamma yang berasal dari situs tabrakan di arah

yang berlawanan dan terdeteksi oleh detektor sinar gamma diatur di sekitar

pasien.

Detektor PET terdiri dari sebuah array dari ribuan kilau kristal dan ratusan

tabung photomultiplier (PMTS) diatur dalam pola melingkar di sekitar pasien.

Kilau kristal mengkonversi radiasi gamma ke dalam cahaya yang dideteksi dan

diperkuat oleh PMTS.

18 | Fisika Modern

BAB III

PENUTUP

III.1 KESIMPULAN

1) Nanosains adalah salah satu penelitian yang paling penting dalam ilmu

pengetahuan modern.Nanopartikel dapat terdiri dari bahan konstituen

tunggal atau menjadi gabungan dari beberapa bahan. Nanopartikel adalah

partikel yang memiliki satu dimensi yaitu kurang dari 100 nanometer

2) Sediaan nanopartikel dapat dibuat dengan berbagai metode, hingga saat ini

ada beberapa pembuatan metode nanopartikel yang sering digunakan yaitu

presitipasi, penggilingan (milling methods ), salting out, fluida superkritis,

polimerisasi monomer, polimer hidrofilik, dan dispersi pembentukan

polimer.

3) Nanotomografi merupakan proses untuk mendapatkan ukuran nano

material dengan bantuan gelombang elektromagnetik yaitu sinar-X.

4) Dalam dunia medis, sistem tomografi telah banyak diaplikasikan seperti

MRI (Magnetic Resonance Imaging), X-ray CT (Computed Tomography),

SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography).

III.2 SARAN

Dalam penulisan makalah ini, masih banyak kesalahan dan kekurangannya

maka dari itu penulis berharap kepada pembaca agar lebih teliti dalam membaca

serta dapat mengaplikasikan isi dari makalah ini.

19 | Fisika Modern

DAFTAR PUSTAKA

http://www.news-medical.net/news/20101008/41/Indonesian.aspx

Diakses tanggal 30 juni 2014

http://tendygennova.wordpress.com/agama-dan-agama/teknologi-nano-partikel/

Diakses tanggal 30 juni 2014

http://arindharenipramesti.blogspot.com/2011/05/makalah-nanomaterial.html

Diakses tanggal 30 juni 2014

http://material-sciences.blogspot.com/2010/03/sekilas-tentang-nanomaterial-

dan.html

Diakses tanggal 30 juni 2014

http://armansah.staff.unri.ac.id/2008/10/24/nano-technology-teknologi-nano/

Diakses tanggal 30 juni 2014

http://intisari-online.com/read/nanopartikel-bikin-vitamin-berbahaya

Diakses tanggal 30 juni 2014

http://lijinju.blogas.lt/definisi-positron-emission-tomography-pet-scan-15.html

Diakses tanggal 30 juni 2014

20 | Fisika Modern