|
'''Nanosains''' didefinisikan sebagai studi tentang fenomena dan manipulasi bahan pada skala [[molekuler]] dan makromolekulaer, dimana sifatnya berbeda secara signifikan dari bahan yang berada di skala yang lebih besar. [[Nanoteknologi|Nanoteknolog]]<nowiki/>i didefinisikan sebagai desain, karakterisasi, produksi dan penerapan struktur, perangkat dan sistem dengan mengontrol bentuk dan ukuran pada skala [[nanometer]]. ''Nanao-Science''Nanosains adalah bidang [[interdisipliner]] studi yang menggabungkan [[fisika]], [[kimia]] dan [[biokimia]], bahan dan bidang teknik listrik yang luas. Berkaitan dengan sifat [[atom]] dan [[molekul]] terdiri atas banyak [[atom]] dibawah kisaran yang luar biasa kondisi dan [[aplikasi]] [[geometris]]. Nanosains tidak terlepas dari [[teknologi]] [[nano]] atau [[Nanoteknologi]], material berskala nano material yang berukuran [[submikrometer]] (10<sup>−6</sup>m) atau [[nanometer]] (10<sup>−9</sup>m), ukuran 1 nanometer adalah 1 per satu miliar meter (0,0000000001 m) artinya 50.000 kali lebih kecil dari ukuran rambut manusia <ref>{{Cite web|url=https://www.masterstudies.co.id/Pascasarjana-S2/Nanosains/|title=Program Magister Nanosains|last=|first=|date=2019|website=Masterstudi.co.id|access-date=}}</ref>
== Sejarah Nanosains ==
Sejarahnya, peneliti ilmu kimia terus mencari material baru yang memiliki keunggulan dari aspek [[fisika]] dan [[kimia]], pada beberapa era dikenal beberapa zaman yaitu [[zaman batu]] dimana peralatan terbuat dari batu. Setelah itu adapun ''[[zaman alloy]]'' atau campuran logam atau lebih dikenal [[Zaman Perunggu|zaman perunggu]]. Pertengahan abad (abad ke 8-15) berkembang penemuan gelas, perselen dan keramik. Pada zaman modern tepatnya pada tahun 1937-1947 mulai berkembang material baru yaitu ''plastic nilon'' bahan [[semikonduktor]]. Era teknologi material yang akan datang ialah era [[nanoteknologi]]. Banyak ilmuan berpendapat bahwa akan terjadi revolusi industri dari material konvensional seperti saat ini ke arah material baru produk [[nanoteknologi]] yang memiliki partikel dalam ukuran nanometer. Diperkirakan perubahan besar itu akan berdampak luas terhadap produk teknologi saat ini seumpama runtuhnya industri mesin ketik dan [[Overhead Projector|''Overhead Projecto''r]] di saat [[industri]] [[komputer]] dan [[LCD projector]] berkembang <ref name=":0">{{Cite journal|last=|first=Adlim|year=2011|title=Khitosan-Logam Sebagai Material Nanoteknologi Dan Materi Pokok Dalam Pembelajaran Kimia.|url=|journal=Orasi Ilmiah Pengukuhan Guru Besar. Universitas Syiah Kuala, di Universitas Syiah Kuala.|volume=|issue=|pages=|doi=}}</ref>
IstilahNanosains ''nanotechnology''menggabungkan dipopulerkanaspek-aspek oleh [[K. Eric Drexler]] seorang dosen di Massachusetts Institute of Technology (MIT)fisika, USAkimia didan tahunbiologi sembilandalam belassatu delapanteknologi puluhan.dengan Ide Dexler menginspirasitujuan [[Presiden Bush]] untuk mengalokasikan dana 3tertentu,7 billionperalatan USelektronik dollardibidang setarahkedokteran dengan 35 triliun rupiah untuk riset [[nanoteknologi]].yang Dana penelitian 35 triliun ini sangat besar setara dengan 9 tahun APBA hanya diperuntukkan untuk pengembangan [[nanoteknologi]]. Impian Dexler ialah ingin membuat peralatan elektronikdibuat dengan ukuran sangat kecil bahkan lebih kecil daripada sel darah merah. Sel darah merah berukuran 2-5 mikron atau seukuran diameter sehelai rambut yang dibelah 25. Banyak ahli berpendapat bahwa jika kita mampu membuat mesin atau alat elektronik seukuran itu maka alat tersebut bisa dimasukkan ke dalam [[pembuluh darah]] dan diarahkan pada lokasi tertentu untuk [[membunuh virus]], [[sel-sel kanker]] atau tujuan lainnya. <ref name=":0" /> [[Nanoteknologi]] merupakan merupakan ilmu yang mempelajari partikel dalam rentang ukuran 1-1000 nm, partikel yang sangat kecil dimanfaatkan untuk mendesain atau memanipulasi material sehingga menghasilkan produk dengan sifat dan kegunaan baru. [[Nanoteknologi]] banyak dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas dalam berbagai bidang seperti bidang pangan, bidang [[farmasi]], adapun perkembangan [[nanomaterial]] dan nano di alam dan [[nanomagnetik]] <ref>{{Cite journal|last=R|first=Suwarda|last2=Syamsul|first2=Maarif M|year=|title=Pengembangan Inovasi Teknologi Nanopartikel Berbasis PAT untuk Menciptakan Prosuk yang Berdaya Saing.|url=|journal=Jurnal Teknik Industri ISSN: 1411-6340|volume=|issue=|pages=|doi=}}</ref>
== Aplikasi Nanosains dan Nanoteknologi == ▼[[Nanoteknologi]] merupakan merupakan ilmu yang mempelajari partikel dalam rentang ukuran 1-1000 nm, partikel yang sangat kecil dimanfaatkan untuk mendesain atau memanipulasi material sehingga menghasilkan produk dengan sifat dan kegunaan baru. [[Nanoteknologi]] banyak dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas dalam berbagai bidang seperti bidang pangan, bidang [[farmasi]], adapun perkembangan [[nanomaterial]] dan nano di alam dan [[nanomagnetik]] <ref>{{Cite journal|last=R|first=Suwarda|last2=Syamsul|first2=Maarif M|year=|title=Pengembangan Inovasi Teknologi Nanopartikel Berbasis PAT untuk Menciptakan Prosuk yang Berdaya Saing.|url=|journal=Jurnal Teknik Industri ISSN: 1411-6340|volume=|issue=|pages=|doi=}}</ref>
▲== Aplikasi Nanosains dan Nanoteknologi ==
Perkembangan [[nanoteknologi]] digolongkan menjadi 3 bagian yakni (i) [[nanoteknologi]] bertahap, (ii) nanoteknologi bertahap, (iii) nanoteknologi radikal. Nanoteknologi bertahap adalah aplikasi [[nanoteknologi]] yang bersifat jangka pendek. Berbagai penemua terjadi sangat cepat dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama, dengan demikian masih dalam tahap penelitian. Sedangkan nanoteknologi radikal adalah berbagai kemungkinan aplikasi yang di masa depan juga tampak tidak memungkinkan <ref name=":1">{{Cite journal|last=Wipsar Sunu Brams|first=Dwandaru|year=2012|title=Aplikasi Nanosains dalam Berbagai Bidang Kehidupan.|url=|journal=Laboratorium Fisika Teori dan Komputasi, Jurusan Pendidikan Fisika, FMIPA, UNY. Karangmalang, Yogyakarta.|volume=|issue=|pages=|doi=}}</ref>
== Perkembangan Teknologi Nano ==
=== Elektronika ===
Aplikasi [[nanoteknologi]] di bidang elektronika bertumpu pada apa yang disebut sebagai ''single electron devices'' (divais elektron tunggal). Ini adalah berbagai divais yang berbasis pada hanya satu atau beberapa elektron saja. Elektron-elektron ini dapat dikendalikan dan diatur sepenuhnya <ref name=":1" /> Tujuan utama aplikasi [[nanoteknologi]] di bidang elektronika adalah meningkatkan tenaga, kapasitas, dan kecepatan alat beberapa kali lipat dari yang ada sekarang ini. Pada prinsipnya, aplikasi ini merupakan aplikasi yang evolusioner, yang hampir menjadi produk untuk konsumen. Sebagai contoh, untuk komputer, perakitan berbasis [[nanoteknologi]] akan dilakukan secara ''bottom up''.Dengan demikian, hasil yang diharapkan antara lain, ukuran chips yang 3 sampai 4 kali lebih kecil, daya dengan 2 sampai 3 kali lebih besar, dan tidak diperlukan ''start up time'' (''no start up time''). Lebih khusus lagi, untuk prosesor komputer, transistornya akan dibuat menggunakan tabung nano karbon yang memiliki arus dengan nilai dua kali lipat arus saat ini. Dengan demikian, diharapkan kinerja dari prosesor akan bertambah baik, sedangkan kebocoran makin kecil. Selain itu, memori komputer akan dirancang menggunakan nanodot (titik nano) berbasis nikel. Akibatnya, kapasitas simpanannya diharapkan dapat mencapai orde terabyte, sedangkan pengepakannya dapat lebih berdekatan karena mereka berperilaku sebagai bagian-bagian yang berdiri sendiri <ref name=":1" />
=== Militer ===
[[Nanoteknologi]] dalam bidang militer terkait dengan aplikasi ilmu-ilmu fisika, kimia, dan biologi. Salah satu Negara yang sedang mengembangkan [[nanoteknologi]] di bidang militer adalah Amerika Serikat. Militer Amerika Serikat menggunakan peralatan elektronik dalam kesehariannya. Penginderaan di malam hari dan sensor suhu digunakan oleh tentara, pilot pesawat terbang, dan pesawat terbang tanpa awak. [[Nanoteknologi]] memberikan memberikan keuntungan bagi militer Amerika Serikat <ref name=":1" />. Inti dari penginderaan malam hari (''night vision'') adalah adalah lempeng ''microchannel'' (''microchannel plate''-MCP). Elektron-elektron akan melewati ribuan microchannel yang nantinya akan melipatgandakan jumlah elektron. Selanjutnya elektron-elektron tersebut akan melewati layar fosfor. Ilustrais penginderaan malam hari dapat diamati pada gambar dibawah ini <ref name=":1" />
=== Industri Mobil ===
Aplikasi [[nanoteknologi]] dalam industri automotif terkait dengan berbagai hal antara lain: (i) pelapisan (''coating'') pada badan (''body'') mobil, (ii) aplikasi struktural, (iii) produkproduk di pasaran, dan (iv) aplikasi-aplikasi potensial lainnya. Pelapisan pada ''body'' mobil menggunkan nano partikel akan memberikan berbagai keuntungan di antaranya, tiga kali lebih tahan terhadap goresan dan kecemerlangan yang lebih lama. Tujuan dari aplikasi struktural dalam industri atutomotif adalah untuk mengurangi massa dari mobil tetapi tetap cukup kuat untuk menopang kerangka mobil. Hal ini akan berakibat pada makin hematnya penggunaan bahan bakar mobil. Pelapisan pada pelindung angin (''windshield'') dapat menolak hujan, serangga, kotoran burung, cat semprot, ataupun cairan lainnya. Pemurni udara dalam mobil dapat membersihkan udara melalui reaksi fotokalitik. Sebuah aplikasi potensial [[nanoteknologi]] adalah pada pendingin mesin Pendingin mesin berbasis nano partikel akan memberikan thermal kondutivitas yang lebih besar sehingga transfer panas akan lebih baik. Bebagai aplikasi [[nanoteknologi]] pada industri automotif dapat diamati pada gambar di bawah ini. Nano Technology juga bisa berkembang menjadi Carbon Nano-Chip, yang merupakan bahan sangat kuat dan ringan, yang akan membuat revolusi kekuatan material. Artinya, Nano-Chip mampu mempengaruhi industri ruang angkasa, dan industri automotif <ref name=":2">{{Cite web|url=https://www.esaunggul.ac.id/|title=Home|website=Universitas Esa Unggul|language=id-ID|access-date=2020-02-01}}</ref>
* Bila mobil yang dilapisi Carbon Nano-Chip, akan membuat si pengemudi tidak usah takut lagi jika terjadi kecelakaan
* Bila badan pesawat dilapisi Carbon Nano-Chip, kekuatannya akan menjadi luar biasa, akibatnya pesawat akan mampu menahan gesekan dari benda-benda apa pun, pesawat juga bisa mencapai daerah yang lebih jauh lagi.
=== Industri Konveksi ===
Nanoteknologi dapat diaplikasikan pula pada industri konveksi (kain). Berbagai aplikasi [[nanoteknologi]] dalam industri konveksi antara lain, (i) tahan terhadap tumpahan dan kotoran, (ii) tahan air, (iii) tahan bau, dan (iv) kemampuan untuk menghantarkan listrik. Suatu bahan kain dapat dilapisi dengan serat polyester yang mengandung filamentfilamen nanosilikon. Lapisan filament nanosilikon memiliki sifat hidrofobik (tidak menyukai air). Akibatnya, bahan kain ini akan mencegah air untuk membasahi bahan<ref name=":1" />
=== Nanomaterial anti refleksi ===
Lapisan berskala nano juga dapat diberikan pada bahan optis seperti kaca atau kacamata sehingga bahan tersebut kemampuan anti refleksi terhadap cahaya matahari maupun sinar infra merah.
== Aplikasi Teknologi Nano ==
=== Aplikasi Nanoteknologi di Bidang Pertanian dan Pangan ===
{| class="wikitable"
|'''Agroindustri'''
|'''Contoh Penerapan Teknologi NanoNanosains'''
|-
|Pembibitan/benih tanaman
· Penggunaan sensor nano untuk deteksi kontaminan dan masa kedaluwarsa pangan
|}
Keunggulan dari pupuk teknologi nano jika dibandingkan dengan pupuk konvensional adalah sifat ''slow release'', yakni pelepasan partikel-partikel pupuk baru secara lambat dan terkendali sehingga berpotensi menambah efisiensi penyerapan hara. Dengan cara itu penyerapan dapat terjadi lebih sempurna dibandingkan dengan pupuk konvensional yang hanya mampu diserap 10–50% oleh tanaman, sedangkan sisanya luruh ke tanah dan bisa mencemari lingkungan. Pupuk nano yang menggunakan bahan alami untuk pelapisan dan perekatan granula pupuk yang bisa larut memberi keuntungan karena biaya pembuatannya lebih rendah dibanding pupuk yang bergantung pada bahan pelapis hasil manufaktur. Pupuk yang dilepas dengan lambat dan terkendali bisa pula memperbaiki tanah dengan cara mengurangi efek racun yang terkait dengan pemberian pupuk secara berlebihan <ref name=":3">{{Cite journal|last=Ariningsih|first=Ening|year=2016|title=Prospek Penerapan Teknologi Nano dalam Pertanian dan Pengolahan Pangan di Indonesia|url=|journal=Forum Penelitian Agro Ekonomi|volume=34|issue=1|pages=1-20|doi=}}</ref>
Kelebihan lainnya, pupuk nano pupuk nano hanya perlu diberikan sekali selama masa tanam, sedangkan pupuk konvensional biasanya butuh 2–3 kali penerapan. Dengan demikian, biaya pemupukan bisa dihemat, demikian juga biaya tenaga kerja <ref name=":3" />
* ''Nano Sensor''
Salah satu kegunaannya mengobati penyakit kanker. Caranya, obat kanker dimasukkan ke dalam Nano robot kecil, lalu ditusukkan ke jari si penderita, dengan remote control, robot bisa diarahkan untuk mencari sendiri sel-sel kanker yang menyebar di dalam tubuh. Begitu sampai di tempat sel-sel kanker tersebut, robot akan melepaskan bom, kemudian sel kanker akan mati dan hancur. Sel itu akan keluar melalui pembuangan kotoran manusia bersama Nano Robot. Selain kanker, beragam penyakit juga bisa disembuhkan. Selain energy, ada juga Nano air yang mampu mengubah air limbah, laut menjadi air tawar yang bersih, Nano Device dan lain-lain <ref name=":2">{{Cite web|url=https://www.esaunggul.ac.id/|title=Home|website=Universitas Esa Unggul|language=id-ID|access-date=2020-02-01}}</ref>
* ''Nano Partikel sebagai Penghantar Obat''
Ilustrasi konsep sistem penghantaran obat auto-nanoemulsifikasi (self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS). Sediaan diberikan dalam kombinasi obat, minyak, surfkatan, dan kosurfaktan, kemudian akan mengalami proses emulsifikasi spontan di dalam cairan cerna saat mengalami pencampuran dengan cairan usus. Nanoemulsi selanjutnya mengalami proses absorpsi<ref name=":4" />
* Nanopartikel sebagai systemsistem penghantar tertarget
Pengembangan penghantaran obat tertarget berfungsi untuk meningkatkan efektivitas dan efisiensi obat yang diaplikasikan, sekaligus keamanan penggunaan obat karena mencegah obat untuk bereaksi pada tempat yang tidak diharapkan. Penghantaran obat jenis ini secara umum dipahami sebagai hubungan ligan dengan ligan, ligan dengan protein, atau protein dengan protein, karena kesesuaian interaksi spesifik dapat diketahui dari fenomena kimiawi tersebut. Pemanfaatan protein sebagai konjugat sistem nanopartikel adalah memanfaatkan kekhasan dari polimer protein. Polimer ini tidak terbentuk atas monomer yang terus berulang seperti halnya pada polimer secara umum. Asam amino penyusun suatu protein dapat membentuk kombinasi urutan yang tak terbatas, membentuk sifat yang sangat spesifik dari tiap protein, sehingga dapat mengadakan suatu interaksi yang sangat spesifik pula. Oleh karena itu, protein banyak digunakan sebagai konjugat dalam sistem penghantaran obat. Polimer lain seperti derivat gula juga cukup banyak dipresentasikan karena gula merupakan komponen membran seluler yang dapat juga secara spesifik terdapat pada sel tertentu <ref name=":4" />
# Laba-laba, Laba-laba menggunakan struktur dengan ukuran nano. Di bawah rambutnya yang tebal, pada kaki laba-laba, adalah serat dengan ukuran nano. Setiap seratnya tertutup banyak rambut. Ketika rambut-rambut ini menempel pada sebuah permukaan, dapatmenahan 170 kali berat badannya <ref name=":2" />
== Beberapa Fokus Pengembangan NanoteknologiNanosains ==
# Untuk pembuatan nanomaterial yang ditargetkan untuk pensuplai bahan baku produk nano untuk aplikasi di bidang TI, transportasi, elektronik, dll
| 