Category Archives: Nano Teknologi

Penemu Mikroskop Molekul Nano Berpendar Raih Nobel Kimia


Penghargaan Nobel bidang kimia tahun ini diberikan kepada dua peneliti asal Amerika Serikat, Eric Betzig dan William E. Moerner, serta peneliti berkebangsaan Jerman, Stefan W. Hell. Mereka menemukan metode berbasis molekul berpendar yang berguna mengatasi keterbatasan visual pada mikroskop optik.

Dalam acara pemberian hadiah di Royal Swedish Academy of Sciences di Stockholm, Swedia, Komite Nobel menyatakan temuan ini merupakan terobosan baru. Sebab, selama bertahun-tahun, mikroskop optik tidak pernah mendapatkan resolusi yang lebih baik dari setengah panjang gelombang cahaya.

Sebelum ini, batas fisik untuk resolusi mikroskop optik tradisional ditetapkan oleh seorang pakar mikroskop, Ernst Abbe, pada 1873. Resolusi maksimal mikroskop optik tidak pernah lebih baik dari 0,2 mikrometer. Berkat temuan Betzig, Hell, dan Moerner, mikroskop optik mampu melampaui batas itu.

“Mereka dengan cerdik mengatasi keterbatasan itu dengan molekul berpendar. Temuan mereka telah membawa mikroskop optik ke level dimensi nano,” kata Komite Nobel, seperti dikutip dari laman New York Times dan Nobel Prize, Rabu, 8 Oktober 2014.

Berkat molekul berpendar, mikroskop optik dapat digunakan untuk mengamati proses molekuler secara real-time. Para ilmuwan bisa mengintip kehidupan sel sampai titik paling detail. Temuan ini juga menjadi cikal-bakal nanoskopi, yakni visualisasi jalur dan pergerakan tiap molekul di dalam sel-sel hidup.

Penghargaan diberikan untuk dua penemuan terpisah. Pertama, metode stimulated emission depletion microscopy, dikembangkan oleh Stefan Hell, pakar fisika dari Max Planck Institute for Biophysical Chemistry di Jerman, pada 2000. Ia menggunakan dua sinar laser. Satu laser untuk merangsang molekul berpendar, sehingga menyala. Laser yang lain untuk mencegah molekul berpendar kecuali volumenya berukuran nanometer.

Bekerja secara terpisah, Eric Betzig dari Howard Hughes Medical Institute di Virginia dan William Moerner dari Stanford University di California meletakkan dasar untuk metode kedua, yakni mikroskop molekul tunggal. Metode ini bergantung pada kemungkinan menyalakan atau mematikan pendaran molekul tunggal.

Mereka memindai area yang sama beberapa kali, dan di antara pemindaian itu disisipkan molekul berpendar. Begitu disusun, lapisan-lapisan gambar itu menghasilkan satu gambar beresolusi super padat yang sangat detail hingga skala ukuran nanometer. Betzig menggunakan metode ini untuk pertama kalinya pada 2006.

Kini nanoskopi sudah digunakan di berbagai negara. Para ilmuwan dapat melihat bagaimana molekul-molekul membentuk sinapsis di antara sel-sel saraf di otak. Protein apa saja yang terlibat dalam perkembangan Parkinson, Alzheimer dan Huntington juga dapat diamati. “Para ilmuwan bisa mengikuti pergerakan tiap protein dalam sel telur yang dibuahi ketika membelah diri menjadi embrio,” demikian pernyataan Komite Nobel dalam pengumumannya

Iklan

Joanne Milne Umur 39 Tahun Yang Lahir Tuli dan Buta Kini Bisa Mendengar Karena Kemajuan Teknologi


Joanne Milne dari Gateshead, Inggris, lahir dalam kondisi tuli karena sindrom Usher. Hal ini juga membuatnya kehilangan penglihatannya ketika ia berusia 20-an tahun. Dia sekarang buta juga.

Namun berkat dokter di Queen Elizabeth Hospital, Birmingham, Milne pulih dari ketuliannya. Sekitar empat minggu lalu, ia menjalani operasi untuk implan koklea. Minggu ini, ia kembali ke rumah sakit untuk mengaktifkan implan itu.

Dalam video yang diambil keluarganya, Milne duduk di hadapan seorang karyawan rumah sakit yang memperingatkan dengan bahasa isyarat bahwa pendengaran pertamanya mungkin akan agak asing baginya. Milna tersenyum, tapi air matanya meleleh.

“Bisakah Anda mendengar suara Anda sendiri?” tanya petugas. Ia menjawab, “Bisa.”

Video Milne kini diunggah ke Youtube, dan dengan cepat mendulang hingga 1,43 juta pengunjung dalam hitungan hari. Banyak komentar memuji Milne untuk keberaniannya serta kemajuan teknologi medis.

“Mendengar untuk pertama kalinya begitu emosional. Saya tidak bisa berhenti menangis,” kata Milne mengatakan kepada The Journal. “Selama 48 jam terakhir aku mendengar seseorang tertawa di belakangku, burung-burung berkicau…mereka tidak harus menyentuh lengan saya untuk memanggil saya. Ini merupakan lompatan besar.”

Milne sekarang gemar mendengarkan musik. Lagu pertama yang Milne dengar adalah Imagine John Lennon.

Inilah Data Data Pesawat Siluman AS Sentinel RQ-170 Yang Bakal Dirilis Iran Ke Publik Agar Dapat Ditiru


Iran menyatakan akan merekayasa ulang sebuah pesawat siluman AS Sentinel RQ-170 yang jatuh di wilayahnya. Namun hal itu diragukan oleh Barat yang menganggap Iran tak memiliki kemampuan teknologi untuk melakukannya. Mampukah Iran mengkloning pesawat itu?

Nick Brown, pemimpin redaksi Jane’s International Defence Review, mengatakan hal itu tergantung pada kondisi pesawat saat mereka mendapatkannya.

“Bisa saja pesawat itu jatuh dan hancur. Versi yang terlihat di klip video bisa saja hasil rekonstruksi. Tapi jika pesawat ini relatif utuh, Anda bisa mengambil sedikit manfaat.”

Satu hal yang mungkin dilakukan Iran adalah mengujinya dengan radar di ruang bebas gema untuk mengukur seberapa terdeteksi benda itu. Iran juga bisa belajar beberapa bentuk dan bahan pesawat yang dapat mengecoh radar.

Beberapa bagian dari RQ-170 telah dilepas dari pesawat, sehingga tidak akan menawarkan banyak hal yang baru. “Tapi tambang emas yang sebenarnya mungkin muatannya. Kita tidak tahu muatan apa saja di sana, tapi mungkin ada sinyal intelijen, sensor elektro-optik atau radar.”

“The RQ-170 tidak membawa senjata dan dua gundukan di bagian atas pesawat adalah sebuah pemindai atau struktur pelindung uplink satelit yang mengirim informasi dari sensor ke stasiun pengendali pesawat.”

Untuk RQ-170 itu sendiri tantangannya bukan pada membangunnya, tapi membuatnya layak terbang, kata Brown.

“Ada algoritma rumit yang mengendalikan pesawat. Membuat obyek berbentuk bumerang terbang sesuai dengan keinginan Anda adalah susah dan hanya benar-benar mungkin dengan model penerbangan lanjutan, komputer, dan perangkat lunak yang bagus.”

“Jadi, jika tidak memiliki informasi yang diperoleh dari perangkat keras dan sirkuit pesawat, Anda tidak akan dengan mudah dapat melakukan apa-apa, tapi Anda hanya akan membangun sesuatu yang berbentuk sama.”

Semua algoritma kontrol dienkripsi, sehingga tidak semudah membaca hard drive dan kemudian mereplikasinya, tambahnya.

Mungkinkah Iran melakukannya?

Menurut Brown, Iran cukup menguasai rekayasa ulang dan mereka mempunyai banyak kemampuan tanpa bantuan pihak lain. Namun dengan berbagi platform itu Iran bisa mendapatkan manfaat politik.

“Apa pun mungkin dan secara teoretis Iran dapat meniru cukup banyak dari platform dasar, tapi kontrol dan avionik yang membuatnya dapat digunakan.”

Teknologi pesawat tak berawak sangat penting bagi Iran, Rusia, dan Cina, kata Elizabeth Quintana, seorang peneliti senior di Royal United Services Institute.

“Tapi seberapa besar manfaatnya tergantung pada seberapa utuh pesawat itu, dan apakah dia punya kemampuan merusak dirinya sendiri, atau memiliki mekanisme penonaktifan sendiri. Saya menduga ia memilikinya. Tampaknya itu di satu bagian.”

Jika mampu membukanya, ujarnya, cukup banyak informasi di pesawat itu–bagaimana ia bekerja, bagaimana ia berkomunikasi dengan satelit dan bagaimana Amerika mengoperasikannya. Juga mengidentifikasi material yang memungkinkan pesawat menyerap energi yang dipancarkan–bukan membalikkannya–yang akan sangat berguna.

“Saya tidak tahu tingkat keahlian ilmiah yang ada di Iran. Tapi jika benar Rusia dan Cina telah mengirim delegasi, maka mereka memiliki keahlian itu.”

Mobil Berbahan Baku Nanas Dibuat Oleh Sao Paulo University California


Bagaimana jika sebuah mobil terbuat dari nanas? Wah, pasti seru naik mobil ini. Para ilmuwan yakin, serat tanaman seperti nanas dan pisang bisa dipakai sebagai bahan baku body mobil. Kata mereka, dalam 2 tahun ke depan mobil berbahan serat tanaman buah itu bisa terwujud.

Imagi pembuatan mobil berbahan serat tanaman buah ini adalah contoh inovasi teknologi nano. Jadi, serat tanaman ini dimanfaatkan sebagai campuran untuk memperkaya bahan plastik. Ilmuwan mengatakan, bahan plastik yang telah diperkaya dengan serat tanaman akan menjadi bahan yang super kuat.

Dr Alcides Leao dari Sao Paulo University, pengembang bahan ini, mengatakan pada American Chemical Society di Anaheim, California, “Karakteristik dari plastik (yang telah diperkaya serat tanaman) ini luar biasa. Bahannya ringan tapi sangat kuat. 30 persen lebih ringan dan 3 hingga 4 kali lebih kuat dari plastik biasa.”

“Kami percaya, beberapa bagian mobil seperti dashboard, bemper dan panel samping, akan terbuat dari serat nano buah ini. Satu hal, bahan ini akan mengurangi berat mobil dan meningkatkan efisiensi bahan bakar,” lanjut Leao seperti dikutip Daily Mail 28 Maret 2011.

Serat tanaman yang dipergunakan dalam proses ini adalah serat nano yang 50.000 unitnya saja hanya berdiameter sehelai rambut. Serat ini diperoleh dengan proses yang lebih kompleks dari serat tanaman biasa yang telah dimanfaatkan sebagai bahan baku kertas selama berabad-abad.

Dr Leao telah meneliti beragam serat tanaman untuk membuat material plastik yang lebih kuat, ringan dan ramah lingkungan. Berdasarkan hasil penelitiannya, bahan baku paling potensial sebagai pengaya plastik adalah daun dan batang nanas serta curaura, sejenis nanas yang tumbuh di Amerika Selatan.

Leao mengakui bahwa proses membuat material ini sangat mahal. Namun sebenarnya hanya dibutuhkan serat dalam jumlah sedikit saja untuk memperkaya plastik. Ia juga mengatakan bahwa ke depannya, material ini bahkan bisa dipakai untuk bahan baku spare part mobil lain.

“Sejauh ini, kita masih fokus dalam upaya menggantikan material mobil berbahan plastik. Tapi di masa depan kita mungkin bisa menggantikan spare part berbahan logam dengan serat nano ini,” paparnya. Menurutnya, bahan ini bahkan bisa dipakai untuk aplikasi medis, seperti digunakan sebagai pembuat sendi artifisial.

Selain nanas, bahan baku lain yang bisa dimanfaatkan untuk membuat serat nano ini adalah serat pisang dan serat batok kelapa. Selain jadi lebih ringan dan kuat, dengan serat tanaman ini plastik akan lebih tahan panas dan bahan bakar yang tumpah.

Banyak Inovasi Baru Pada Bidang Nano Teknologi Di Indonesia


Pengembangan nanoteknologi di Indonesia dilakukan sejak sekitar tahun 2000. Selama 10 tahun terakhir muncul berbagai aplikasinya. Inovasi nanoteknologi telah menumbuhkan bidang usaha baru instrumentasi yang mampu menembus pasar dunia.

Nanoteknologi atau teknologi rekayasa zat berskala nanometer atau sepermiliar meter masa pengembangannya belumlah tergolong lama. Konsepnya pertama kali diperkenalkan pada akhir 1959 oleh Richard Feynman, ahli fisika Amerika Serikat yang kemudian meraih Nobel Fisika pada 1965.

Namun, teknologi nano ternyata sudah diteliti lebih dulu oleh Profesor Norio Taniguchi dari Tokyo Science University. Pada 1940, ia mulai mempelajari mekanisme pembuatan nanomaterial dari kristal kuarts, silikon, dan keramik alumina dengan menggunakan mesin ultrasonik.

Miniaturisasi material hingga orde molekuler itu dilakukan, antara lain, dipicu oleh tuntutan pengecilan ukuran perangkat elektronik dan komputer. Dengan adanya partikel nano itu, rangkaian terpadu atau IC berukuran 1 sentimeter persegi, misalnya, dapat dijejali miliaran transistor sehingga rangkaian tersebut berkapasitas terabyte, bukan lagi gigabyte.

Potensi penerapan nanoteknologi sesungguhnya lebih besar, tidak sebatas untuk membuat nanomaterial bagi peranti mikroelektronik, tetapi juga bagi industri lain. Penerapan material nano bukan hanya pada barang teknik, melainkan juga pada produk makanan, obat-obatan, dan kosmetik.

Penerapan teknologi nano pada berbagai bidang akan mengubah kehidupan masyarakat modern. Dengan membuat partikel berskala nanometer, kemudian menyusupkannya di antara partikel berukuran mikron, akan dihasilkan jenis material baru bersifat super, antara lain tingkat kekerasan, pengantaran listrik, dan sifat magnetnya.

Dengan kelebihan itu akan dihasilkan produk berkualitas, yaitu tidak mudah aus, hemat energi karena tahan panas, dan tidak memerlukan pendinginan. Dengan demikian, akan menghemat biaya operasional dan pemeliharaan serta ramah lingkungan.

Memadukan material nano titan nitril pada komposit keramik akan menghasilkan material baru yang kekerasannya melebihi intan. 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.

Inovasi di Indonesia

Dalam menciptakan inovasi di bidang nanoteknologi, peneliti Indonesia tidak kalah dengan peneliti asing. Beberapa karya inovasi teknologi nano di Indonesia dipamerkan dalam R&D Ritech Expo 2010. Pameran yang berakhir Minggu (22/8) itu menampilkan sekitar 28 produk inovasi teknologi nano karya anak bangsa.

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), misalnya, menampilkan plastik pengemas dan komponen elektrolit padat pada fuel cell yang dibuat dari komposit nano berbahan polimer. Bahan pengemas ini kedap air dan udara, sedangkan pada elektrolit pengantaran panas dan listriknya jauh lebih baik.

Sementara itu, peneliti di Balai Besar Bahan dan Barang Teknik Kementerian Perindustrian (B4T Kemperin) berhasil membuat cat dari precipitated calcium carbonate (PCC) berskala nano. Penggunaan cat PCC membuat konstruksi bawah laut tahan gores, tahan kabut garam, dan sangat kedap air.

Sedangkan nanosilika yang dibuat Nurul Taufiqu Rochman dari Pusat Penelitian Fisika Terapan Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), ketika dicampur semen dapat menghasilkan beton yang berkekuatan dua kali kekuatan beton biasa.

Aplikasi nanomaterial juga dilakukan Andrea Marisi Dame Siahaan dari B4T Kemperin. Ia membuat lapisan penyebar (difuser) cahaya untuk lampu LED dari paduan senyawa nano BCNO (Boron Carbon Nitrogen Oxigen). Dengan pelapis nano ini, tingkat pencahayaan lampu LED berdaya 6 watt bisa menyamai lampu pijar 60 watt.

Nanomagnet juga tengah dirancang untuk sistem pembangkit listrik tenaga mikrohidro berkapasitas 5 kilowatt. Kepala Balai Besar Logam dan Mesin (BBLM) Kemperin Muhammad Firman memperkirakan, dalam dua tahun, nanomagnet sudah dapat diterapkan pada sistem tersebut. Nanomagnet akan memperkecil setengah diameter turbin, tetapi berkapasitas sama.

Sementara itu, material nano sudah berhasil disusupkan pada produk komersial yang dihasilkan industri nasional, antara lain pada layar kristal TV, sensor, tekstil, kosmetik, obat, dan makanan. Pada kosmetik, ada pelembab berbahan nanosel. Unsur nano ini dapat menutup keriput lebih baik dan mencerahkan wajah.

Mesin penggiling

Untuk menghasilkan semua material dan komponen berskala nano itu, kuncinya adalah pada mesin penggiling material. Mesin pembuat partikel nano, antara lain, dibuat peneliti di BBLM Kemperin dan Pusat Penelitian Fisika Terapan LIPI.

Mesin pembuat material nano karya Nurul Taufiqu Rochman dari LIPI kemudian mendorong berdirinya PT Nanotech Indonesia untuk memproduksi karya inovasi ini. Mesin ini hanya menggunakan daya sekitar 12 persen dari mesin sejenis. Mesin yang disebut high energy milling (HEM) itu dipesan Universitas Kebangsaan Malaysia untuk keperluan riset dan pengembangan lebih lanjut.

”Dengan mesin ini, Indonesia berpeluang menjadi pemasok material nano di pasar global karena memiliki bahan baku tambang yang melimpah,” ujar Nurul yang juga Ketua Umum Masyarakat Nano Indonesia. Inovasi ini juga memberikan keuntungan besar.

Menghaluskan pasir besi menjadi partikel nano, misalnya, dapat meningkatkan nilai tambahnya 4.000 kali. Tingginya kebutuhan mineral pasir besi ukuran nano karena beragam manfaatnya, yaitu sebagai beton berkekuatan tinggi, bahan sensor, membran, dan toner printer.

Kurang diminati

Saat ini inovasi nanoteknologi mulai banyak digunakan industri di Indonesia. Berdasarkan survei yang dilakukan Masyarakat Nano Indonesia, dari 40 industri yang bergerak di bidang tekstil, keramik, elektronik, dan kimia, ada sekitar 38 persen yang telah memanfaatkan material dan mesin berteknologi nano. Namun, sayangnya sekitar 90 persen merupakan produk impor.

Menteri Riset dan Teknologi Suharna Surapranata menyayangkan kenyataan itu. Padahal, peneliti Indonesia telah menghasilkan beragam karya inovasi nanoteknologi. Untuk mengatasi hal ini, Kemenristek akan meningkatkan sinergi dan intermediasi dengan pihak terkait agar terjadi difusi nanoteknologi di industri.

Insentif Khusus bagi Industri Pengguna Riset Aplikasi Penelitian


Untuk memacu pemanfaatan hasil-hasil penelitian perguruan tinggi ataupun lembaga penelitian, pemerintah perlu memberikan insentif khusus bagi industri yang menggunakan hasil riset dalam negeri. Insentif bagi industri itu akan turut mendorong berkembangnya penelitian dan penyediaan dana riset bagi para peneliti.

Ketua Asosiasi Pengusaha Indonesia Anton J Supit di Jakarta, Selasa (31/8), mengatakan, tidak sinkronnya hubungan antara hasil penelitian dan industri sudah berlangsung sejak lama. Kondisi itu salah satunya terlihat dari tidak termanfaatkannya temuan benih-benih unggulan berbagai jenis tanaman, seperti padi atau jagung, yang dihasilkan sejumlah lembaga penelitian.

Menurut dia, peneliti dan industri yang memanfaatkan hasil penelitian atau membiayai riset perlu mendapatkan insentif khusus dari pemerintah. Insentif itu diperlukan untuk merangsang para peneliti mau melakukan penelitian secara berkesinambungan dan industri mau terus mendanai penelitian tersebut.

Insentif bagi peneliti dapat diberikan dalam bentuk pengadaan dana-dana penelitian yang memadai dan berkesinambungan. Sedangkan bagi industri, insentif dapat diberikan dalam bentuk potongan pajak.

Kebijakan pemerintah, menurut Anton, seharusnya mendorong semua pengusaha untuk mau memanfaatkan kemampuan para peneliti dalam negeri. Langkah ini akan menggerakkan roda perekonomian sekaligus mengembangkan dunia penelitian dan pendidikan.

”Perlu aturan jelas yang mengatur pemanfaatan hasil penelitian perguruan tinggi atau lembaga penelitian dengan industri,” katanya.

Kurang komunikasi

Wakil Rektor Bidang Riset dan Inovasi Institut Teknologi Bandung (ITB) Wawan Gunawan A Kadir mengatakan, kecilnya jumlah penelitian yang dimanfaatkan industri merupakan akibat lamanya waktu yang diperlukan bagi hasil riset perguruan tinggi untuk dapat diterapkan di dunia industri, antara 5 dan 25 tahun. Lamanya waktu dan besarnya biaya riset membuat industri memilih membeli lisensi produk asing untuk diproduksi di Indonesia.

Komunikasi antara peneliti dan pelaku industri juga dinilai Wawan sangat kurang. Para dosen harus aktif mendekati industri agar mau memanfaatkan kemampuan atau menggunakan hasil riset mereka. Sedangkan permintaan riset dari industri juga lebih banyak memanfaatkan hubungan personal mereka dengan dosen-dosen tertentu saja yang telah mereka kenal.

Selain itu, kecilnya rasio hasil riset yang dimanfaatkan industri dengan jumlah perguruan tinggi disebabkan riset-riset yang termanfaatkan masih didominasi oleh hasil penelitian lima perguruan tinggi besar. Perguruan tinggi itu adalah ITB, Universitas Indonesia, Institut Pertanian Bogor, Universitas Gadjah Mada, dan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

”Butuh kemauan politik untuk mendorong industri agar mau memanfaatkan hasil riset dalam negeri serta mendorong perguruan tinggi agar melakukan riset yang sesuai dengan kebutuhan industri,” katanya.

Ditemukan Logam Yang Semakin Tipis Semakin Kuat dan Lentur


Jangan menyepelekan hal yang tampaknya kecil. Ujaran itu berlaku pada teknologi nano. Rekayasa pada unsur seukuran 10 pangkat (-9) meter ini telah banyak mengubah tatanan terkait materi. Kiprahnya pun telah merambah berbagai sudut segi kehidupan.

Jurnal ilmiah Nature baru-baru ini memuat hasil penelitian para ahli materi tentang bagaimana suatu materi logam bisa menjadi lebih kuat dan sekaligus lentur.

Para ahli ilmu materi sudah mengetahui bahwa kekuatan logam atau kerapuhan logam ditentukan oleh interaksi dislokasi. Proses interaksi dislokasi ini merupakan sebuah pertukaran tak beraturan dari garis-garis bersilangan yang bergerak, berlipat di dalam kristal-kristal metalik. Apa yang terjadi pada logam ketika dilakukan rekayasa pada skala nano? Adakah cara tertentu, dengan memanipulasi struktur nano, bisa menghasilkan logam yang lebih kuat dan lebih lentur?

Seperti dirilis oleh situs ScienceDaily.com pada Jumat (9/4) lalu, para ilmuwan dari Brown University ternyata telah menemukan caranya. Dalam paper dalam majalah ilmiah Nature, Huajian Gao dan sejumlah peneliti dari University of Alabama dan China menuliskan laporan mereka tentang mekanisme yang mengatur tercapainya puncak kekuatan (tertinggi) dari logam dalam struktur nano.

Mereka menunjukkan dengan membuat simulasi tiga dimensi (3-D) yang memperlihatkan butir-butir yang terbelah dari logam dalam struktur nano. Dengan cara itu, Gao serta timnya mengetahui bahwa proses dislokasi tersebut ternyata mampu mengatur dirinya sendiri dengan tingkat keteraturan yang tinggi (highly ordered).

Bak untaian kalung

Bentuk keteraturan itu tampak seperti pola untaian kalung (mutiara) di sepanjang materi (logam). Proses nukleasi (menjadi seperti nukleus-inti atom) pola dislokasi tersebut menurut para ilmuwan adalah merupakan bagian paling dominan dalam menentukan puncak kekuatan (the peak strength).

Menurut Gao, profesor dari Brown University, penemuan tersebut akan membuka pintu ke arah terciptanya suatu jenis logam yang lebih lentur. ”Ini adalah sebuah teori baru mengenai cara mengatur kekuatan materi dalam ilmu materi. Penemuan ini penting karena dia berhasil menyingkap suatu mekanisme dari kekuatan materi yang sifatnya amat unik dalam bentuk struktur nano,” katanya.

Dengan membelah butiran logam menggunakan teknik khusus, potongan-potongannya kemungkinan menunjukkan batas-batas dalam butiran yang dirujuk oleh para ilmuwan sebagai batas-batas kembar (twin boundaries).

Penyusun laporan dari China menciptakan batas kembar dalam tembaga (copper) dan menganalisis ruang yang tercipta di antara batas-batas tersebut saat mereka melakukan penelitian.

Hasilnya ternyata amat menarik: tembaga menjadi lebih kuat ketika ruang antarbatas-batas tersebut ukurannya kurang dari 100 nanometer dan akhirnya mencapai puncak kekuatan pada ukuran 15 nanometer. Meski demikian, ketika ruang tersebut mengecil sampai lebih kecil dari 15 nanometer, kekuatan logam tersebut justru berkurang. ”Ini sungguh membingungkan,” tutur Gao.

Komputer super

Karena menjumpai teka-teki baru, Gao dan seorang mahasiswa dari Brown University, Xiaoyan Li, merasa penasaran. Mereka mencoba menggali informasi lebih dalam lagi. Para ilmuwan di Brown University mengulang lagi penelitiannya dengan menggunakan 140 juta atom.

Untuk penelitian yang berskala lebih besar ini, mereka membutuhkan komputer super dari the National Institute for Computational Sciences di Tennessee, yang memungkinkan mereka melakukan penelitian pada batas-batas kembar itu dalam level atom (lebih besar dari skala nano). Mereka terkejut dengan temuan berikutnya.

Dari penelitian tersebut, mereka mendapati suatu fenomena yang sama sekali baru, yaitu suatu dislokasi dengan tingkat keteraturan amat tinggi yang dikendalikan oleh nukleasi telah ”mendikte” (perannya amat menentukan) kekuatan tembaga.

Ciri pola tersebut, yaitu nukleasi, berupa sebuah kelompok atom-atom di dekat pusat dislokasi dan tertata dengan tingkat keteraturan tinggi, dengan pola seperti untaian kalung. ”Mereka tidak berubah, tidak saling mengikuti bentuk yang lain. Mereka amat tertata,” ujar Gao.

Dari percobaan-percobaan mereka dan pemodelan komputer, mereka menyusun teori bahwa pada tingkat skala nano, nukleasi dislokasi bisa menjadi sebuah prinsip pengaturan untuk menetapkan kekuatan atau kelemahan logam. Mereka telah menetapkan sebuah persamaan matematis baru untuk menjelaskan prinsip tersebut.

”Penelitian kami ini untuk pertama kalinya berhasil menyuguhkan sebuah contoh konkret suatu mekanisme deformasi (perubahan bentuk) dalam materi yang berstruktur nano. Hasil penelitian ini bisa diharapkan berdampak secara signifikan dalam bidang ilmu materi,” ungkap Gao.

Peneliti lain yang berkontribusi pada makalah yang dimuat di Nature tersebut adalah Yujie Wei dari University of Alabama dan Ke Lu serta Lei Lu dari Chinese Academy of Sciences. Apa yang dikatakan Gao telah melahirkan sebuah harapan di mana suatu kali nanti di masa depan, kita bisa lebih banyak lagi menciptakan jenis logam berkualitas dengan pilihan yang lebih luas lagi. Itulah manfaat penelitian dan pengembangan ilmu dasar.

Sumbangan teknologi nano sejauh ini telah demikian banyak dan merambah segala bidang, mulai dari ilmu materi hingga ilmu medis. Sementara itu, masih banyak lorong ilmu yang masih gelap yang membutuhkan penelusuran dan perjalanan pencarian yang panjang.