Apa itu material nano dan mengapa material ini penting?

Gambar dari **edelweisspublications.com**

Mengapa Anda Harus Tahu Apa Itu Nanomaterial?

Pentingnya material nano terletak pada potensinya untuk mengubah berbagai bidang, seperti elektronik, energi, dan obat-obatan, melalui penyediaan karakteristik kinerja yang lebih baik.

Nanomaterial dapat memfasilitasi pembuatan produk dan proses berskala kecil pada skala nano. Beberapa contoh penerapan nanomaterial meliputi elektronik, nanomaterial dapat digunakan untuk menghasilkan perangkat yang lebih cepat dan lebih efisien; dalam bidang kedokteran, nanomaterial dapat digunakan untuk mengembangkan sistem pengiriman obat yang ditargetkan; dan dalam bidang energi, nanomaterial dapat meningkatkan konversi dan penyimpanan energi.

Apa itu Nanomaterial?

Nanomaterial adalah material dengan struktur dan sifat yang sangat berbeda dari material curah karena ukurannya yang kecil. Bahan-bahan ini memiliki dimensi dalam kisaran skala nano, biasanya antara 1 dan 100 nanometer, dan menunjukkan sifat fisik, kimia, dan biologis yang unik.

Material ini banyak digunakan di berbagai bidang karena luas permukaannya yang tinggi, biokompatibilitas yang luar biasa, sifat optik dan listrik. Beberapa contoh nanomaterial termasuk nanopartikel, serat nano, tabung nano, karbon, dan titik kuantum.

4 Jenis Utama Nanomaterial:

Nanopartikel: Ini adalah partikel dengan setidaknya satu dimensi berukuran kurang dari 100 nanometer.

Serat nano: Ini adalah serat yang panjang dan tipis dengan diameter dalam kisaran skala nano.

Nanotube: Ini adalah tabung dengan dinding yang terbuat dari satu lapisan atom dengan diameter dalam kisaran skala nano.

Nanolaminasi: Ini adalah lapisan tipis dari bahan yang berbeda yang ditumpuk di atas satu sama lain untuk membentuk bahan komposit.

Bagaimana Nanomaterial Dapat Dikarakterisasi?

Nanomaterial dapat terjadi secara alami, dibuat sebagai produk sampingan dari reaksi pembakaran, atau sengaja diproduksi melalui rekayasa untuk melakukan fungsi khusus. Nanomaterial dapat dikarakterisasi secara fisik dan kimiawi untuk menentukan ukuran, bentuk, komposisi, dan strukturnya.

Fisik:

Mikroskopi Elektron Transmisi (TEM): TEM menggunakan elektron berenergi tinggi untuk menghasilkan gambar material nano, yang memberikan informasi tentang ukuran, bentuk, dan susunannya.

Pemindaian Mikroskopi Elektron (SEM): SEM menggunakan berkas elektron yang terfokus untuk menghasilkan gambar permukaan bahan nano, memberikan informasi tentang morfologi dan topografi permukaan.

Hamburan Cahaya Dinamis (DLS): DLS mengukur gerakan Brown dari partikel dalam larutan, memberikan informasi tentang distribusi ukuran partikel.

Difraksi sinar-X (XRD): XRD menggunakan sinar-X untuk menentukan struktur kristal suatu bahan dan mengidentifikasi komponen-komponennya.

Bahan kimia:

Spektroskopi Dispersif Energi (EDS): EDS menggunakan sinar-X untuk menganalisis komposisi bahan nano dengan mengukur spektrum energi elektron yang dipancarkan dari sampel.

Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR): FTIR menggunakan sinar inframerah untuk mengukur spektrum vibrasi ikatan kimia suatu bahan, yang memberikan informasi tentang komposisi kimianya.

Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS): XPS menggunakan sinar-X untuk mengeksitasi elektron dalam suatu bahan, memberikan informasi tentang komposisi kimia dan struktur elektroniknya.

Spektrometri Massa-Plasma Tergabung Secara Induktif (ICP-MS): ICP-MS menggunakan obor plasma untuk menguapkan dan mengionisasi sampel, lalu mengukur massa ion untuk menentukan komposisinya.

Apa Saja Aplikasi Nanomaterial?

Aplikasi teknologi material nano dapat digunakan di berbagai sektor, mulai dari perawatan kesehatan dan mekanik hingga pelestarian lingkungan dan pemurnian udara. Material ini dapat digunakan untuk membuat baterai yang lebih efisien, sistem pengiriman obat yang lebih efektif, dan material yang lebih kuat dan ringan. Di bawah ini adalah beberapa contohnya:

Elektronik: Nanomaterial dapat digunakan pada perangkat elektronik seperti ponsel pintar, laptop, dan televisi untuk meningkatkan kinerja dan mengurangi konsumsi daya. Menciptakan tampilan beresolusi tinggi, meningkatkan kapasitas penyimpanan dan efisiensi baterai isi ulang, di antara contoh-contoh lainnya.

Obat: Hal ini dapat diterapkan pada aplikasi medis seperti pencitraan, diagnosis, dan pengobatan. Sistem penghantaran obat berskala nano dapat meningkatkan kemanjuran dan kekhususan target obat.

Remediasi lingkungan: Untuk membersihkan polutan dan kontaminan dengan menggunakan katalis berbasis nanopartikel dan filter nano yang dapat memurnikan air, udara, dan tanah yang terkontaminasi dengan menghilangkan polutan dan patogen.

Ilmu material: Hal ini dapat menciptakan material yang kuat dan ringan dengan sifat mekanik dan termal yang lebih baik, sehingga cocok untuk digunakan dalam aplikasi yang menuntut seperti komponen kedirgantaraan dan otomotif.

Pangan dan pertanian: Untuk meningkatkan kualitas, keamanan, dan masa simpan produk makanan dan pertanian dengan meningkatkan efisiensi dan efektivitas pestisida sekaligus mengurangi dampaknya terhadap lingkungan serta meningkatkan efisiensi dan efektivitas sistem irigasi, yang mengarah pada pengurangan penggunaan air dan peningkatan pertumbuhan tanaman.

Apa Saja Risiko Nanomaterial?

Nanomaterial dapat menimbulkan beberapa risiko bagi kesehatan manusia dan lingkungan, termasuk toksisitas, reaktivitas, dan pelepasan partikel ke udara, air, dan tanah. Paparan jangka panjang terhadap partikel berskala nano dapat menyebabkan efek kesehatan kronis, seperti masalah pernapasan, kardiovaskular, dan reproduksi.

Ada juga kekhawatiran tentang potensi dampaknya terhadap ekosistem dan satwa liar, serta keberadaannya di lingkungan. Selain itu, sifat unik dari bahan nano dapat menimbulkan masalah keamanan selama produksi, penanganan, dan pembuangan. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memahami sepenuhnya risiko-risiko ini.

Apakah Anda Mencari Gambar dan Ilustrasi Sesuai Permintaan Untuk Mengkomunikasikan Sains?

Mind the Graph adalah sebuah platform yang membantu para ilmuwan dan peneliti untuk mengkomunikasikan ide dan temuan ilmiah mereka secara visual. Platform ini menyediakan berbagai templat, ikon, dan ilustrasi untuk membantu pengguna membuat infografik, poster, presentasi, dan laporan yang mengkomunikasikan penelitian mereka secara efektif.