pengantar nano sains_kuliah 1

8/19/2019 Pengantar Nano Sains_kuliah 1

1/24

PENGANTAR NANO SAINSKuliah_1

Tuty Emilia Agustina


2/24

MENGAPA NANO ?

Nanoteknologi adalah ilmu danrekayasa dalam penciptaan material,

struktur fungsional, maupun piranti

dalam skala nanometer Dalam terminologi ilmiah nano berarti

10-9 (0,000000001)

1 nm = 1/seribu mikrometer= 1/sejuta milimeter

= 1/miliar meter


3/24

Jika panjang pulau Jawa dianggap 1meter, maka panjang 1 nm kira-kira

sama dengan diameter sebuah

kelereng


4/24

Material berukuran nano memilikisejumlah sifat kimia dan fisika yang lebihunggul dari material ukuran besar (bulk)

Material berukuran nano juga memiliki

sifat-sifat yang lebih kaya karenamenghasilkan beberapa sifat yang tidakdimiliki oleh material ukuran besar,dimana sejumlah sifat tsb dapat diubah-

ubah dengan melalui pengontrolanukuran material, pengaturan komposisikimiawi, modifikasi permukaan, danpengontrolan interaksi antar partikel


5/24

Aplikasi dalam berbagai bidang

Elektronik (pengembangan deviceukuran nanometer)

Energi (pembuatan sel surya yang lebihefisien)

Kimia (pembuatan katalis yang lebihefisien)

Kedokteran (pengembangan peralatanbaru pendeteksi sel-sel kanker

berdasarkan pada interaksi antar selkanker dengan partikel berukurannanometer)


6/24

Nanopartikel magnetik yang

telah berada dalam sel tumor

Setelah diarahkan dengan medan magnetik dari luar tubuh,

nanopartikel magnetik dapat dipanaskan secara lokal

dengan menerapkan medan magnetik luar yang berubah-

ubah. Pemanasan tsb hanya membunuh sel-sel

disekitarnya (sel tumor)


7/24

Kesehatan (pengembangan obat-obatdengan ukuran butir beberapananometer sehingga dapat melarutdengan cepat dalam tubuh sehingga

bereaksi lebih cepat dan pengembanganobat ‘smart’ yang bisa mencari sel-seltumor dalam tubuh langsung mematikansel tsb tanpa mengganggu sel-selnormal)

Lingkungan (penggunaan partikel skalananometer untuk menghancurkanpolutan organic di air sungai dan udara)


8/24

Tablet nanopartikel


9/24

Pengkapsulan nanopartikel


10/24

Mengapa mereduksi ukuran

menjadi skala nanometer penting ?

Karena sifat-sifat material (fisik, kimia,biologi) berubah dramatis ketikadimensinya masuk dalam skala nano

Sifat-sifat tersebut ternyata bergantungukuran, bentuk, kemurnian permukaan,maupun topologi material

Dipercaya setiap sifat memiliki ‘skalapanjang kritis’. Ketika dimensi materiallebih kecil dari panjang kritis tsb, makasifat-sifat fisis fundamental mulai

berubah


11/24

contoh

Partikel tembaga dengan diameter 6 nmmemperlihatkan kekerasan 5x lebihbesar daripada tembaga ukuran besar(bulk)

Keramik yang umumnya mudah pecahdapat dibuat menjadi fleksibel jikaukuran bulir (grain) direduksi ke dalam

orde nanometer Cadmium Selenide (CdSe) dapat

menghasilkan warna yang berbeda-bedadengan mengontrol ukuran partikel


12/24

Perbedaan warna yang

dihasilkan nanopartikel CdSe

karena perbedaan ukuran

Jika ukuran partikel

makin kecil makaspektrum warna

yang dipancarkan

bergeser ke warna

biru (panjang

gelombang pendek)


13/24

Material nanostruktur

Para ilmuwan sepakat bahwa yangdapat dikelompokkan dalam skala

nanometer adalah ukuran yang lebih

kecil dari 100 nm Dimensi ini digunakan untuk

membedakan dengan ukuran

mikrometer (ribuan nanometer) dansubmikrometer (ratusan nanometer)

yang telah lebih dulu digunakan


14/24


15/24

Material nanostruktur

Adalah material yang tersusun atasbagian-bagian kecil, dimana tiap-tiap

bagian berukuran kurang dari 100

nanometer, walaupun ukuran materialsecara keseluruhan cukup besar dan

sifat bagian-bagian kecil tsb tetap

dipertahankan


16/24

Contoh material nanostruktur

NanopartikelYaitu partikel dengan diameter kurangdari 100 nm, disebut juga nanodot atauquantum dot

NanorodYaitu semacam kawat atau silinder yangmemiliki diameter kurang dari 100 nm,berapapun panjangnya. Disebut juga

nanowire. Contohnya pembuatancarbide nanorods (TiC, NbC, SiC, dll)dengan diameter 2-30 nm dan panjanghingga 20 µm telah dilaporkan


17/24

Nanoribbon Adalah material berbentuk pita dengan

ketebalan kurang dari 100 nm Nanosheet

Material berbentuk lembaran denganketebalan kurang dari 100 nm

NanotubeMaterial berbentuksilinder dengan ketebalankulit silinder kurang dari 100 nm. Contohcarbon nanotube

NanoporousMaterial yang mengandung sejumlah porosdan ukuran tiap poros kurang dari 100 nm.Contoh zeolit


18/24

Perbedaan nanosheet dan nanoribbonterletak pada dimensi lebarnya. Padananoribbon, lebar material tidak terlalubesar (beberapa ratus nanometer)dan panjangnya jauh lebih besardaripada lebar.

Sedangkan nanosheet memiliki panjang

yang hampir sama dengan lebar danukurannya ratusan nanometer hinggabeberapa mikrometer


19/24


20/24

catatan Walaupun semua material tersusun atas

bagian-bagian kecil seperti atom, molekul,atau kluster yang berukuran bbrpnanometer, namun material tsb tidaklangsung dapat dikategorikan sbg materialnanostruktur. Ketika tersusun menjadi

material yang berukuran besar, bisaterjadi sifat individual partikel-partikel kecilpenyusun material hilang. Jika demikianyang terjadi maka material yang terbentuktidak dikatakan material nanostruktur.Namun, jika sifat individual partikel-partikel penyusun masih terbawa padamaterial besar, maka material tsbdikatakan sbg material nanostruktur.


21/24

NANOTEKNOLOGI_definisi

Design, karakterisasi, produksi, danaplikasi material, divais, dan system-

system dengan cara mengendalikan

bentuk dan ukuran pada tingkatnanoskala

Nanoskala berdasarkan konsensus

saat ini mencakup ranah dari 1-100nm


22/24

Sifat material nanostruktur

bergantung pada :

Ukuran maupun distribusi ukuran

Komponen kimiawi unsur-unsur

penyusun material tsb

Keberadaan interface (grain

boundary)

Interaksi antar grain penyusun

material nanostruktur


23/24


24/24

pengantar nano sains_kuliah 1

Documents