Nanoteknologi adalah manipulasi materi pada skala atomik dan skala molekular. Diameter atom berkisar antara 62 pikometer (atom Helium) sampai 520 pikometer (atom Cesium), sedangkan kombinasi dari beberapa atom membentuk molekul dengan kisaran ukuran nano, yaitu ukuran benda yang besarnya: satu per miliar meter (0,0000000001 m) atau satu meter dibagi satu miliar. Istilah Nanoteknologi pertama kali disebut dalam pidato ilmiah Profesor Nario Taniguci tahun 1974.[1]
Deskripsi awal dari nanoteknologi mengacu pada tujuan penggunaan teknologi untuk memanipulasi atom dan molekul untuk membuat produk berskala makro.[2][3] Deskripsi yang lebih umum adalah manipulasi materi dengan ukuran maksimum 100 nanometer.
Penelitian dan pengembangan
Karena berbagai aplikasi potensial (termasuk industri dan militer), pemerintahan berbagai negara telah menginvestasikan miliaran dolar dalam penelitian nanoteknologi. Sebelum 2012, AS menginvestasikan US$3,7 miliar menggunakan National Nanotechnology Initiative, Uni Eropa menginvestasikan US$1,2 miliar, dan Jepang menginvestasikan US$750 juta.[4] Lebih dari enam puluh negara menciptakan program penelitian dan pengembangan nanoteknologi (R&D) antara tahun 2001 dan 2004. Pada 2012, AS dan UE masing-masing menginvestasikan US$2,1 miliar pada penelitian nanoteknologi, diikuti oleh Jepang dengan US$1,2 miliar. Investasi global mencapai US$7,9 miliar pada 2012. Pendanaan pemerintah dilampaui oleh pengeluaran R&D perusahaan untuk penelitian nanoteknologi, yang mencapai US$10 miliar pada tahun 2012. Pengeluaran litbang korporat terbesar berasal dari AS, Jepang, dan Jerman yang jika digabungkan sebesar US$7,1 miliar.[5]
Organisasi penelitian nanoteknologi teratas berdasarkan jumlah paten (1970-2011)[6]
Per Agustus 2008, Project on Emerging Nanotechnologies memperkirakan ada sekitar 800 produk nanoteknologi yang tersedia secara umum, dengan 1 produk baru muncul tiap 3-4 minggu.[8] Sebagian besar aplikasi terbatas pada penggunaan nanomaterial pasif "generasi pertama" yang diantaranya termasuk titanium dioksida pada tabir surya, kosmetik, pelapis permukaan,[9] dan beberapa produk makanan; alotrop karbon yang digunakan pada gecko tape; perak pada pengemasan makanan, pakaian, desinfektan, dan peralatan rumah tangga, seng oksida pada tabir surya dan kosmetik, pelapis permukaan, cat, dan pernis furnitur; dan serium oksida sebagai katalis bahan bakar.[10]
Aplikasi lainnya seperti bola tenis yang bisa bertahan lebih lama, bola golf yang bisa terbang lurus, dan bola bowling yang bisa lebih tahan dan permukaannya lebih keras. Celana panjang dan kaus kaki juga telah dimasukkan nanoteknologi sehingga bisa bertahan lebih lama dan tetap dingin pada musim panas. Bandage diinfus dengan nano perak untuk menyembuhkan luka lebih cepat.[11]Konsol permainan video dan komputer pribadi lebih murah, cepat, dan memori lebih tinggi berkat nanoteknologi.[12] Nanoteknologi memungkinkan peralatan medis yang ada saat ini menjadi lebih murah dan mudah digunakan.[13] Mobil dibuat dengan nanomaterial sehingga butuh logam lebih sedikit dan bahan bakar lebih hemat di masa depan.[14]
Ilmuwan saat ini sedang mengembangkan nanoteknologi untuk mesin diesel dengan gas buang lebih bersih. Platina saat ini digunakan sebagai katalis pada mesin diesel. Katalis tereduksi akan mengikat atom nitrogen dari molekul NOx sehingga membebaskan oksigen. Kemudian katalis mengoksidasi hidrokarbon dan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan air. Platina digunakan pada katalis reduksi dan oksidasi.[15] Namun, menggunakan platina tidak efisien karena mahal dan tidak terbarukan. Perusahaan Denmark Innovationsfonden menginvestasikan 15 juta DKK untuk mencari katalis substitusi baru dengan nanoteknologi. Tujuan proyek ini adalah memaksimalkan luas permukaan dan meminimalkan material yang dibutuhkan. Jika luas permukaan katalis yang terekspos gas buang semakin besar, maka efisiensi katalis meningkat. Jika berhasil, penggunaan platina dapat ditekan sampai 25%.[16]
Nanoteknologi juga memainkan peranan penting dalam pengembangan rekayasa jaringan. Ketika mendesain scaffold, ilmuwan mencoba meniru karakteristik skala nano dari suatu sel.[17] Contohnya, ketika membuat scaffold untuk menopang pertumbuhan tulang, ilmuwan dapat meniru osteoklas.[18]
Ilmuwan telah sukses menggunaan nanobot berbasis DNA origami yang dapat membawa fungsi logika untuk mencapai penyampaian target obat pada kecoa. Dikatakan bahwa kemampuan komputasi nanobot ini dapat dinaikkan sampai setara Commodore 64.[19]
Nanoteknologi di Indonesia
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia telah mengembangkan nanoteknologi sejak tahun 2000-an namun belum mampu mengkomersilkannya. Hal yang paling mendasar dalam menghambat perkembangan teknologi nano di Indonesia adalah ketiadaan alat pengukuran (metrologi) nanomaterial. Bambang Subiyanto, Kepala Pusat Inovasi LIPI menyatakan bahwa sudah 13 tahun pengembangan nanoteknologi di Indonesia berjalan sehingga tahap yang dituju sekarang adalah komersialisasi produk nanomaterial berbasis kegiatan riset.[20]
^Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah;
tidak ditemukan teks untuk ref bernama emergingnano
^Kurtoglu M. E.; Longenbach T.; Reddington P.; Gogotsi Y. (2011). "Effect of Calcination Temperature and Environment on Photocatalytic and Mechanical Properties of Ultrathin Sol–Gel Titanium Dioxide Films". Journal of the American Ceramic Society. 94 (4): 1101–1108. doi:10.1111/j.1551-2916.2010.04218.x.
^Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah;
tidak ditemukan teks untuk ref bernama americanelements
^Cassidy (2014). "Nanotechnology in the Regeneration of Complex Tissues". Bone and Tissue Regeneration Insights: 25. doi:10.4137/BTRI.S12331.
^Cassidy, J. W.; Roberts, J. N.; Smith, C. A.; Robertson, M.; White, K.; Biggs, M. J.; Oreffo, R. O. C.; Dalby, M. J. (2014). "Osteogenic lineage restriction by osteoprogenitors cultured on nanometric grooved surfaces: The role of focal adhesion maturation". Acta Biomaterialia. 10 (2): 651–660. doi:10.1016/j.actbio.2013.11.008.
^Amir, Y.; Ben-Ishay, E.; Levner, D.; Ittah, S.; Abu-Horowitz, A.; Bachelet, I. (2014). "Universal computing by DNA origami robots in a living animal". Nature Nanotechnology. 9 (5): 353–357. Bibcode:2014NatNa...9..353A. doi:10.1038/nnano.2014.58.
^Nanoteknologi: Pengembangan ke Metrologi Nanomaterial. KOMPAS, Senin, 22 Juli 2013. Hal 13.
Shanefield, Danile J. 1996. Organic Additives And Ceramic Processing. Kluwer Academic Publishers. ISBN 0-7923-9765-7.
