Draft Nanotech New.docx

A. Pendahuluan Pernahkah Anda mendengar istilah nanoteknologi? Pasti pernah dong ya... Pada era sekarang ini laju teknologi berjalan dengan sangat cepat sekali mulai dari dunia kesehatan, engineering, peralatan militer, industri elektronik, dunia informasi hingga ke industri pangan. Semua semakin canggih karena didukung dengan sebuah sistem yang bernama NANOTEKNOLOGI.

itu?

Apa sih nanoteknologi

Istilah nanoteknologi akhir-akhir ini sering sekali terdengar khususnya

dikalangan

peneliti

di

negara-negara

maju.

Mereka

sedang

giat-giatnya

mengembangkan suatu cabang teknologi baru yang canggih ini lho... Nanoteknologi adalah teknologi yang mempelajari partikel pada skala nanometer atau sepersemilyar meter. Sangat kecil sekali bukan? 1. Sejarah Nano Teknologi Teknologi bukanlah sesuatu hal yang baru dalam kehidupan masyarakat dunia. Bahkan sudah menjadi hal yang vital untuk kelangsungan hidup manusia. Perkembangan teknologi di berbagai bidang sangat memudahkan untuk melakukan berbagai hal dan memberikan banyak keuntungan. Hal ini menyebabkan eksplorasi dan pengembangan di bidang teknologi menjadi pusat perhatian dunia. Dalam periode tahun 2010-2020 sedang terjadi percepatan luar biasa dalam penerapan nanoteknologi di dunia industri yang mengarah pada revolusi nanoteknologi. Negara-negara seperti Amerika Serikat, Jepang, Australia, Kanada dan negara-negara Eropa, serta beberapa negara Asia seperti Singapura, Cina, dan Korea

tengah

giat-giatnya

mengembangkan

teknologi

nano.

Penguasaan

nanoteknologi akan memungkinkan berbagai penemuan baru yang tidak hanya memberikan nilai tambah terhadap suatu produk, tetapi menciptakan nilai bagi suatu produk. Pengembangan teknologi nano di Indonesia dalam berbagai aplikasinya telah menumbuhkan bidang usaha baru instrumentasi yang mampu menembus pasar dunia.

Tahukah

anda

nanoteknologi?

bagaimana

awal

mula

muncul

Orang yang pertama kali menciptakan istilah “nanoteknologi”

adalah Profesor Nario Taniguchi dari Tokyo Science University pada tahun 1940. Ia mulai mempelajari mekanisme pembuatan nanomaterial dari kristal kuarts, silikon dan keramik alumina dengan menggunakan mesin ultrasonik. Pertama kali konsep nanoteknologi diperkenalkan oleh Richard Phillips Feynman (Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1965) pada sebuah pidato ilmiah yang diselenggarakan oleh American Physical Society di Caltech (California Institute of Technology), 29 Desember 1959 dengan judul “There’s Plenty of Room at the Bottom”,

memunculkan

suatu

isu

yaitu

permasalahan

memanipulasi

dan

mengontrol atom (ukuran 0,001 nm) dan molekul (ukuran 0,1 nm) pada dimensi kecil (nanometer). Istilah nanoteknologi pertama kali diresmikan oleh Prof Norio Taniguchi dari Tokyo Science University tahun 1974 dalam makalahnya yang berjudul “On the Basic Concept of ‘Nano-Technology’,” Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974.“ Pada tahun 1980an definisi Nanoteknologi dieksplorasi lebih jauh lagi oleh Dr. Eric Drexler melalui bukunya yang berjudul “Engines of Creation: The coming Era of Nanotechnology”. Di tahun 1981, Scanning Tunneling Microscopy (STM) diciptakan oleh Heinrich Rohrer dan Gerd Binnig (Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1986). Beberapa tahun kemudian (1986), Gerg Binnig, Calfin F Quate, dan Christoph Gerber menemukan Atomic Force Microscope (AFM). Melalui peralatan STM dan AFM, para ilmuwan dapat melihat, memanipulasi, dan mengontrol atom-atom secara individu di dimensi nano. Penemuan

bahan

buckyball/fullerene

dan

carbon

nanotube

semakin

mendorong para ilmuwan untuk meneliti ilmu dan teknologi nano. Robert Curl, Harold Kroto, dan Richard Smalley (Pemenang Hadiah Nobel Kimia tahun 1996) menemukan buckyball/fullerene di tahun 1985. Buckyball/fullerene tersusun oleh molekul-molekul karbon dalam bentuk bola tak pejal dengan ukuran diameter bola

0,7 nm. Sumio Iijima menemukan carbon nanotube pada tahun 1991 saat ia bekerja di perusahaan NEC di Jepang. Dalam perkembangan selanjutnya, sintesis dan sifat nanocrystals dari semikonduktor mulai dipelajari. Kemudian ditemukanlah The atomic force microscope. Dan pada tahun 2000, the United States National Nanotechnology mulai didirikan untuk mengkoordinasikan penelitian tentang nanoteknologi.

Bagaimana sih prinsip dasar kerja nanoteknologi?

Definisi

dasar dari teknologi nano adalah suatu proses rekayasa dari fungsi sistem pada tingkat molekular. Teknologi ini mengacu pada manipulasi atau perakitan diri dari atom, molekul atau kelompok molekul menjadi material atau alat dengan sifat-sifat baru. Cara kerjanya melalui proses “top down” ataupun “bottom up”. Top down berarti memperkecil ukuran sampai pada skala nano contohnya diterapkan pada elektro nano dan rekayasa nano. Sedangkan bottom up merupakan kebalikan proses dari top up, dimana pada proses ini atom-atom atau molekul dimanipulasi sehingga menjadi susunan dengan skala nano. 2. Perkembangan Nano Teknologi

Ada yang tau bagaimana perkembangan nanoteknologi selanjutnya? Simak penjelasan berikut ya gaesssss.... Yang

pertama

adalah

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 pada plastik, sehingga dihasilkan plastik yang lebih tahan gores, ringan-kuat. Nanoclay dapat meningkatkan ketahanan akan permeabilitas sehingga bagus untuk penggunaan pengemas makanan dan minuman. Selain itu nanoclay juga dapat dipergunakan untuk mengurangi kemudahan plastik untuk terbakar.

Bentuk selanjutnya adalah

nanokristal.

Logam nanokristal mempunyai

kekuatan mekanik lebih tinggi, lebih tahan gores, sehingga dapat digunakan sebagai “bearing” atau alat lain seperti komponen komputer, sensor, dan lainnya. Kekerasan logam meningkat dua hingga tiga kali lipat. Kemudian ada

nanopartikel. Polimer ukuran nano mulai dari 10 nm hingga

100 nm ini dipergunakan untuk cat tembok luar, perekat, pelapis kertas, pelapis kain, juga kosmetik sebagai penahan sinar UV. Penahan cahaya matahari juga merupakan contoh penggunaan nanopartikel. Karena ukuran yang kecil sehingga mudah didispersikan dan mengabsorb sinar UV.

Bahan nanostruktur

mempunyai ukuran partikel 15 nm dengan

karakteristik bahan yang mempunyai kekerasan sama dengan intan sehingga dipergunakan sebagai alat pemotong, bor, bahan mesin jet, bahan tahan peluru.

Nanotubes

mirip dengan serat mempunyai diameter beberapa nanometer,

sangat kuat, bersifat konduktor, dapat pejal atau berongga. Carbon nanotube berdasarkan emisi elektron dapat dipergunakan pula untuk layar monitor monokrom.

Dari

BBC

News

dilaporkan

bahwa

sedang

dilakukan

riset

pengembangan nanotube dengan lebar separuh molekul DNA dipergunakan untuk menyalurkan cahaya “near-infra red” dari laser ke sel kanker. Kemudian jaringan kanker dipanaskan dengan cahaya tersebut hingga 70oC dalam waktu 2 menit dan sel menjadi rusak. Jika cara ini berhasil maka akan menggantikan penggunaan kemoterapi yang merontokkan rambut.

Nanokatalis

dapat dipergunakan untuk mencairkan batubara yang

kemudian dijadikan minyak disel, bensin. Ukuran nano mempunyai permukaan yang sangat luas, sehingga sangat efektif dan murah untuk dipakai.

Nanofilter

dapat

dipakai untuk menyaring partikel ukuran sangat kecil, 99,9999% virus dengan kecepatan aliran beberaparatus kali lebih besar dibanding membran ultra filtrasi, sehingga air minum tidak memerlukan sterilisasi lagi.

Nanoteknologi telah merubah cara pandang manusia terhadap iptek itu sendiri. Dengan menguasai nanoteknologi manusia merasa dapat mewujudkan semua impiannya untuk menciptakan material apa saja di dunia ini. Dalam level nano (sepermilyar meter), atom demi atom atau molekul demi molekul dapat disusun dan dimanipulasi sesuai keinginan kita sehingga tidak terjadi pemborosan atau ketidakefisienan partikel seperti pada material dalam paradigma iptek selama ini. Diyakini bahwa nanoteknologi akan membawa revolusi pada seluruh aspek kehidupan manusia dalam waktu yang singkat dengan dampak melebihi empat revolusi yang terjadi sebelumnya. Setelah kita mengetahui sejarah dan perkembangan nanoteknologi, ada baiknya kita juga tahu keuntungan dan kerugian penggunaan nanoteknologi ini.

Apa aja sih keuntungan nanoteknologi?

Seperti kita ketahui bersama,

pada awal perkembangannya nanoteknologi dapat merevolusi banyak produk elektronik, prosedur dan aplikasi. Dengan nanoteknologi juga memungkinkan berbagai penemuan baru yang tidak hanya memberikan nilai tambah terhadap suatu produk, tetapi menciptakan nilai bagi suatu produk. Contohnya pada chip silikon yang sudah mengandung jutaan komponen, tetapi teknologi ini mencapai batasnya. Pada titik tertentu, sirkuit menjadi sangat kecil sehingga jika sebuah molekul tidak

pada tempatnya, sirkuit tidak

akan

bekerja dengan baik.

Nanoteknologi akan memungkinkan sirkuit yang akan dibuat sangat akurat pada tingkat atom. Dari sektor energi, nanoteknologi juga memberikan keuntungan yang tidak sedikit. Nanoteknologi dapat mengubah cara kita memperoleh dan menggunakan energi. Secara khusus, kemungkinan bahwa nanoteknologi akan membuat tenaga surya lebih ekonomis dengan mengurangi biaya pembangunan panel surya dan peralatan terkait. Perangkat penyimpanan energi akan menjadi lebih efisien. Nanoteknologi juga akan membuka metode baru untuk menghasilkan dan menyimpan energi.

Industri lain yang mendapat keuntungan dari nanoteknologi adalah sektor manufaktur, yang akan membutuhkan bahan-bahan seperti nanotube, aerogel, partikel nano dan barang-barang sejenis yang akan digunakan untuk produksi. Bahan-bahan ini biasanya lebih kuat, lebih tahan lama, dan lebih ringan dari bahanbahan yang diproduksi dengan tidak menggunakan nanoteknologi. Dalam bidang kedokteran, nanoteknologi berpotensi membawa kemajuan besar. Nanobots bisa dikirim ke arteri pasien untuk membersihkan penyumbatan. Operasi bisa menjadi jauh lebih cepat dan lebih akurat. Cedera bisa diperbaiki sel demi sel. Ini bahkan mungkin terjadi untuk menyembuhkan kondisi genetik dengan memperbaiki

gen

yang rusak.

Nanoteknologi juga

bisa

digunakan

untuk

memperbaiki produksi obat, menyesuaikan obat pada tingkat molekuler agar lebih efektif dan mengurangi efek samping. Disamping

keuntungan

sebuah

teknologi,

pasti

ada

kerugian

yang

menyertainya. Demikian pula dengan nanoteknologi yang masih memiliki

yang

merugikan.

Dengan

berkembangnya

memungkinkan hilangnya pekerjaan

di industri

teknologi pertanian dan

nano,

sisi akan

manufaktur

tradisional. Perkembangan nanoteknologi juga dapat membawa jatuhnya pasar tertentu karena penurunan nilai minyak dan berlian karena memungkinkan untuk mengembangkan sumber energi alternatif yang lebih efisien dan tidak memerlukan penggunaan bahan bakar fosil. Senjata atom juga menjadi lebih mudah diakses dan dibuat menjadi lebih kuat dan lebih merusak. Semuanya menjadi lebih mudah diakses dengan nanoteknologi. Beberapa efek negatif pada lingkungan juga dapat terjadi karena potensi racun dan polutan baru dapat diciptakan oleh nanoteknologi. Selain itu biaya pengembangan nanoteknologi tidaklah murah, sehingga produk yang dibuat dengan nanoteknologi harganya bisa lebih mahal. 3. Aplikasi Nanoteknologi Nanopartikel merupakan bagian dari nanoteknologi yang sangat populer dan semakin

berkembang

pesat

sejak

awal

tahun

2000.

Nanopartikel

dapat

diklasifikasikan menjadi lima macam berdasarkan jenis materi partikel yaitu kuantum dot, nanokristal, lipopartikel, nanopartikel magnetik, dan nanopartikel polimer [1]. Bahan baku pembuatan nanopartikel dapat bersumber dari sumber daya alam lokal yang melimpah di Indonesia. Dengan nanoteknologi, kekayaan sumber daya alam Indonesia dapat diberi nilai tambah, guna memenangi persaingan global. Dengan nanoteknologi pula, kekayaan alam menjadi tak berarti karena sifat-sifat zat bisa diciptakan sesuai dengan keinginan. Inilah peluang besar bagi Indonesia untuk dapat turut bersaing dalam pengembangan nanoteknologi. Sumber daya alam yang melimpah dan variatif akan menjadi modal yang sangat berarti untuk pengembangan nanotenologi saat ini.

Pernah

terpikirkan

ga

sih,

nanoteknologi di bidang pangan?

bagaimana

penerapan

Di dalam industri makanan, produk

yang menerapkan teknologi nano di dalam proses produksinya disebut sebagai “nanofood”. Dapat diambil suatu pengertian bahwa nanofood adalah makanan yang menerapkan teknologi nano baik secara teknik maupun peralatan yang dipergunakan dalam proses pengolahan, produksi maupun pengemasan. Nanofood bukan berarti makanan yang dimodifikasi secara atomic ataupun diproduksi dengan menggunakan mesin nano. Secara umum penerapan teknologi dalam industri makanan dapat dibagi menjadi beberapa bidang ,yaitu : a. Dalam bidang proses (processing) Teknologi nano memberikan alternatif dalam pemrosesan makanan sehingga akan dihasilkan

produk dengan kualitas yang lebih baik. Penerapan

teknologi ini dalam pemrosesan makanan meliputi dua hal, yaitu : 1) Sintesa bahan Proses sintesa bahan meliputi pembuatan makanan fungsional (interactive

food). Makanan fungsional merupakan makanan yang dapat merespon kebutuhan tubuh akan suatu nutrien dan memenuhi kebutuhan itu dengan

cara yang efisien. Salah satu contoh yang sudah dikembangkan adalah nanocapsule yang mengandung minyak ikan tuna (sumber lemak omega 3). Nanocapsule ini didesign untuk dapat pecah setelah mencapai perut, sehingga rasa tak enak dari minyak ikan tidak mengganggu. Produk lain yang telah dikembangkan adalah Nano-Sized Self-Assembled Liquid Structure (NSSL) yang merupakan teknologi yang dapat mengantarkan nutrien dalam ukuran partikel nano ke dalam sel. Partikel nano yang dipergunakan dapat berupa “soft particle” yang berupa bahan organik atau “hard particle” yang berupa bahan non organik. Partikel nano yang dapat dimakan (edible) dapat dibuat dari bahan silikon atau keramik. Bahan yang lain juga dapat digunakan apabila dapat bereaksi dengan panas tubuh atau secara kimia dapat bereaksi dengan reaksi kimia dalam tubuh seperti polimer. 2) Proses pemecahan (fraksinasi) Proses fraksinasi secara umum adalah pemecahan ukuran molekul suatu senyawa sampai dengan ukuran partikel nano (ukuran diameter 1 – 100 nm). Proses ini banyak digunakan pada pembuatan emulsi, gel dan foam. Produk yang telah dikembangkan adalah ice cream rendah lemak dengan kandungan lemak berkisar 16% sampai dengan 1%. Ice cream jenis ini dibuat dengan cara memperkecil ukuran partikel emulsi sampai dengan ukuran nano. Partikel emulsi ini akan memberi tekstur yang baik pada ice cream. b. Peningkatan cita rasa (flavor and colour improvement) Cita rasa adalah salah satu indikator kulaitas dari suatu produk makanan. Teknologi

nano

memberikan

pengembangan

makanan

interactive

yang

memberikan kebebasan konsumen untuk memilih rasa dan warna dari makanan yang akan dimakan. Pembuatan nanocapsule yang berisi warna dan rasa makanan memberikan peluang pada konsumen memilih rasa dan warna yang diinginkan. Nanocapsule ini akan bersifat inert sampai dengan makanan dikunyah dalam mulut. c. Pengawetan (preservation)

Makanan merupakan komoditas dengan karakteristik mudah rusak dan tidak tahan lama. Untuk mempertahankan kualitas agar sama dengan pada saar diproduksi, maka produk makanan harus melalui proses pengawetan baik secara fisik maupun kimia. Teknologi nano memberikan cara baru dalam proses tersebut, diantaranya adalah : 1) Pemberian nanopartikel silver dalam plastik pada saat produksi kaleng untuk penyimpanan makanan. Nanopartikel silver dapat membunuh bakteri yang hidup di makanan yang disimpan dalam kaleng. Hal ini dapat mengurangi resiko adanya bakteri yang membahayakan kesehatan. 2) Penggunaan nanopartikel silikat dalam plastik film yang digunakan untuk pengemasan makanan. Partikel nano ini dapat berfungsi sebagai penghalang yang dapat mencegah perpindahan gas seperti oksigen dan uap air dari dan ke dalam kemasan makanan. Mekanisme ini dapat mencegah terjadinya kerusakan makanan. 3) Penambahan nanopartikel zinc oksida pada plastik yang dipergunakan untuk pengemasan makanan. Partikel zinc oksida dapat menghalangi sinar ultraviolet. Disamping itu partikel tersebut memberikan efek antibakteri, meningkatkan kekuatan dan stabilitas plastik film. d. Keamanan (safety) Faktor keamanan juga merupakan salah satu hal yang dipertimbangkan oleh konsumen sebelum membeli suatu produk makanan. Produsen harus mampu memberikan keyakinan kepada konsumen mengenai keamanan makanan yang diproduksinya. Teknologi nano mengembangkan cara untuk menjamin keamanan suatu produk makanan. Penerapan nanosensor pada plastik yang dipergunakan untuk pengemasan, memungkinkan untuk mendeteksi gas yang keluar dari makanan yang sudah rusak. Gas tersebut akan memicu nanosensor sehingga nanosensor akan memberi respon berupa perubahan warna pada kemasan. Dengan perubahan warna tersebut, konsumen akan tahu bahwa makanan tersebut tidak dapat dikonsumsi.

Penggunaan nanosensor tidak hanya pada kemasan, tetapi juga pada proses produksi. Nanosensor dikembangkan untuk dapat mendeteksi bakteri dan berbagai kontaminan seperti salmonella yang mungkin ada di dalam makanan pada unit pengemasan. Dengan teknik ini, pengujian sampel dapat dilakukan lebih sering tanpa harus mengirim sampel ke laboratorium dan menekan biaya pemeriksaan. e. Pengemasan (packaging) Pengembangan teknologi pengemasan ditujukan untuk memperpanjang umur dan mepermudah distribusi produk kepada konsumen. Sistem pengemasan untuk masa yang akan datang diharapkan mampu menutup lubang-lubang kecil pada kemasan dan memiliki respon yang baik terhadap lingkungan (contohnya perubahan suhu dan kelembaban). Teknologi nano yang sudah diterapkan dalam bidang ini contohnya adalah penggunaan “clay nanocomposite” yang disebut imperm dalam botol ringan, karton dan kemasan plastik film yang lain dan berfungsi sebagai penghalang yang bersifat impermeable terhadap gas-gas seperti oksigen atau karbondioksida. Nanocomposite ini banyak digunakan pada botol

bir

dan

minuman

ringan

yang

membutuhkan

kemasan

bersifat

impermeable terhadap gas. Chaudhry et al. (2008) menyatakan bahwa penerapan nanoteknologi yang saat ini sudah diketahui dan diproyeksikan akan berkembang pada sektor industri pangan dikelompokkan dalam beberapa kategori utama sebagai berikut : a. Kelompok ingredien yang telah diproses dan diformulasi menjadi struktur nano; b. Kelompok material yang berukuran nano yang dienkapsulasi atau bahan aditif partikel nano hasil rekayasa yang digunakan dalam bahan pangan; c. Kelompok material nano yang telah digabung untuk dikembangkan menjadi bahan pengemas pangan yang lebih baik, dan; d. Kelompok peralatan yang berbasis material dan nanoteknologi, misalnya alat filtrasi nano, alat pengolah air nano, dan penginderaan nano untuk tujuan keamanan pangan dan kemamputelusuran.

Nanoteknologi tidak dapat dihindari lagi entah kita mempersiapkan diri atau tidak. Dalam kenyataannya, Indonesia memiliki keunggulan komparatif

yang

berupa kekayaan sumber daya alam baik berupa berbagai mineral alam sebagai bahan baku pembuatan produk dan sumber energi, dan keragaman hayati flora dan fauna dalam jumlah yang luar biasa. Namun, sumber daya tersebut masih belum banyak diberikan nilai tambah sehingga belum dapat dijadikan sebagai penentu daya saing bangsa. Pemanfaatan sumber daya alam tersebut baru berupa eksploitasi dengan kuantitas yang besar dan belum

banyak diolah sehingga masih bernilai sangat

rendah. Dilain sisi, letak geografis dan jumlah penduduk yang sangat besar, menjadikan Indonesia menjadi pasar perekonomian yang menjanjikan. Oleh karena itu, pengembangan nanoteknologi harus dapat diarahkan untuk mengelola dan memberikan penambahan nilai secara signifikan bagi sumber daya alam Indonesia sehingga meningkatkan daya saing bangsa. Arah pengembangan nanoteknologi ini kelak akan menjadi back bone pembangunan nasional kita. Untuk mengusung isu nanoteknologi ini diperlukan kerjasama yang erat dari semua kalangan baik industri, pemerintah, dan akademisi. Prospek nanoteknologi akan semakin cerah jika kolaborasi tersebut berjalan harmonis. Berawal dari ini, permasalahan bangsa diharapkan dapat terselesaikan sekaligus meningkatkan derajat bangsa di percaturan Internasional.

DAFTAR PUSTAKA

Rosniyati, dkk. 2013. Pengembangan Inovasi Teknologi Nanopartikel Berbasis Pati

untuk Menciptakan Produk yang Berdaya Saing. Jurnal Teknik Industri ISSN: 1411-6340, 104-122. Riwayati, I. Pemanfaatan Teknologi Nano di Dalam Industri Pengolahan Bahan

Makanan. Momentum, Vol. 3, No. 2, Oktober 2007 : 1 – 4 http://smallbusiness.chron.com/advantages-disadvantages-nanotechnology-37398.html