Nano Teknologi








Saat ini beberapa transistor sudah mulai diciptakan dalam ukuran yang lebih kecil 1.000 kali jikadibanding 30 tahun yang lalu. Metoda produksi chip yang kini telah lebih baik dan lebih halusmemungkinkan membuat struktur sekecil itu dengan tepat dan tanpa cacat. Sebuah transistor yang pada tahun 1970 diciptakan dalam ukuran sekitar seperseratus milimeter, menjadi 10 kalilebih kecil dalam kurun waktu 15 tahun kemudian. Bahkan kini sudah lebih kecil 10 kali lagi.Komponen yang lebih kecil memiliki 2 kelebihan: Lebih cepat dan lebih murah. Karena itu PC juga semakin murah, walaupun kemampuannya meningkat.


Nanoteknologi mencakup pengembangan teknologi dalam skala nanometer, biasanya 0,1 sampai100 nm (satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau sepersejuta milimeter). Istilahini kadangkala diterapkan ke teknologi sangat kecil. Artikel ini membahas nanoteknologi, ilmunano, dan nanoteknologi molekular “conjecture”. Istilah nanoteknologi kadangkala disamakandengan nanoteknologi molekul (juga dikenal sebagai “MNT”), sebuah conjecture bentuk tinggi nanoteknologi dipercayai oleh beberapa dapat dicapai dalam waktu dekat di masa depan, berdasarkan nanosistem yang produktif.

Nanoteknologi molekul akan memproduksi struktur tepat menggunakan mechanosynthesis untuk melakukan produksi molekul. Nanoteknologimolekul, meskipun belum ada, dipromosikan oleh para pendukungnya nantinya akan memilikidampak yang besar dalam masyarakat bila benar-benar jadi. Chip Terkenal di Dunia. Masadepan akan terlihat semakin kecil. Berbagai perangkat chip akan diciptakan seukuran molekuldan atom. Di sinilah dimulai era teknologi Nano.
Richard Feynman, seorang ahli Fisika dan peraih penghargaan Nobel, sudah membayangkan benda-benda dalam ukuran terkecil. Ketika model kalkulator saku masih belum terwujud, Feynman telah mulai memikirkan sebuah temayang menggemparkan dunia iptek, yaitu komputer Nano.Dalam makalah yang disampaikannya di depan Asosiasi Fisikawan Amerika 40 tahun lalu(tepatnya pada 29 Desember 1959), Feynman membahas bagaimana menciptakan struktur terkecil, dan apakah computer dapat bekerja dalam ukuran atom yang kecil.
Sampai sekarang 11tahun setelah ia meninggal ± gagasan Feynman tentang teknologi nano yang futuristis tersebutmasih dikagumi kalangan ilmuwan. Istilah Nano berasal dari bahasa Yunani yang berarti kurcaci.Dalam fisika istilah ini digunakan sebagai satuan ukuran (lihat box) yang awalnya hanya sebesar sepersemiliar meter (1/1.000.000.000). Tidak terbayangkan kecilnya! Sebuah Nanometer (nm)adalah sepersemiliar meter atau sepersejuta milimeter.
Sebagai perbandingan: Sehelai rambutmanusia pun masih 10.000 kali lebih tebal dari satuan ini, atau sama dengan 3 sampai 5 atom.Teknologi Nano ini sering digunakan untuk mendukung cara kerja chip mikroelektronik yang berukuran sangat kecil ± tidak terlihat oleh mata manusia. Salah satu contohnya adalah dalam pembuatan transistor terkecil masa kini berukuran sekitar 200 nm. Ukuran ultra kecil ini puntidak dapat dilihat dengan mikroskop biasa. Untuk itu dibutuhkan mikroskop raster elektron agar detil transistor dan chip dapat terlihat. Bila kemajuan dalam teknologi informasi terus berlanjut,maka dalam 15 tahun komponen elektronik akan diciptakan dalam ukuran 10 kali lebih kecil,menjadi sekitar 10 nm. Ini sebanding dengan deretan 40 atom.

Transistor: Menciut 1.000 kali
Bersamaan dengan itu, kecepatankomputer meningkat: Bila dulu computer membutuhkan 1/10 detik untuk sebuah operasi penghitungan, kini hanya dalam beberapa nanodetik hasilnya sudah dapat dilihat. Jauh lebihcepat dibanding pada masa awal komputer. Perkembangan ini kemudian diperjelas oleh BillGates, mantan pemimpin Microsoft, 2 tahun lalu di pameran komputer terbesar di Amerika,Comdex di Las Vegas. “Bila komponen-komponen Motor juga mengalami perkembanganteknologi secepat mikroelektronik, maka kini kita dapat naik mobil seharga 25 Dollar, yanghanya butuh seperempat liter bensin untuk jarak 100 km.”
Alam sebagai contoh: Teknik nano sel dan gen
  Alam telah mengenal teknologi nano sejak dulu, sebagai contoh molekul organic dalam selmahluk hidup. Prof. Rick Smalley, pemenang hadiah Nobel di bidang kimia tahun 1996menamakannya “Sisi basah teknologi Nano” karena pada dasarnya sel berisi air, dan molekul-molekul, seperti enzim, hanya berfungsi dalam media basah. Mesin nano organik ini menakjubkan. Mereka mampu memproduksi protein, membangun struktur berdasarkan rancangan tertentu, mereproduksi diri, dan mengendalikan proses secara fleksibel sesuai kondisiluar. Mereka memiliki tempat penyimpan data yang kepadatan informasinya melebihi semuamedia lainnya di dunia. Penyimpan data tersebut adalah gen.
Namun teknologi nano organik tidak dapat begitu saja diaplikasikan ke dalam teknologi komputer. Hal-hal tertentu tidak dapat berfungsi dalam air, misalnya saluran listrik cepat atau struktur mekanik yang kuat. Sedangkankedua hal ini penting bagi setiap rancangan komponen yang berbasis mekanika dan listrik. Untuk membuat komputer ukuran atom diperlukan teknologi nano yang “kering”.Harapan masa depan: Teknologi nano kering Para peneliti di seluruh dunia kini tengah mencarisolusi yang dapat direalisasikan. Jerman termasuk salah satu negara maju yang berada di papanatas dengan fasilitas penelitian yang disubsidi pemerintah, universitas, dan lab pengembangan di perusahaan industri. Mereka mengatakan bahwa teknologi nano dan elektronik nano merupakanteknologi kunci masa depan.
Dilihat dari usaha ini, maka dapat disimpulkan bahwa ketertarikandunia pada teknologi nano sangat besar, walau pada kenyataannya masalah yang dihadapi sangat besarnya. Salah satu kesulitan utama adalah menciptakan struktur terkecil secara teknis, terutama untuk faktor panjang gelombang cahaya yang berukuran 380-780 nm untuk cahaya yang terlihat.Chip dibuat dengan proses penyinaran yang disebut optis (lithografi). Bila ukuran strukturnyasama dengan panjang gelombang, maka sisinya menjadi tidak tajam ± tidak ada presisi. Para insinyur mencari jalan keluar dari masalah ini dengan menggunakan cahaya bergelombangterpendek, yaitu “cahaya biru” (Blue light) hingga UV. Proses lainnya memakai gelombang yanglebih pendek lagi, yaitu sinar X dan elektron.
Tool nano: Mikroskop Rastertunnel dan Kraft
  Kesimpulannya: Cahaya kurang tepat untuk pembuatan struktur nano karena faktor panjang gelombang. Kini ukuran nano sudah dapat dicapai berkat sebuah alat yang mampu menampakkan obyek dalam ukuran atom: Mikroskop Rastertunnel. Solusi ini ditemukan oleh ahli fisika berkebangsaan Jerman, Gerd Binning bersama rekannya Heinrich Rohrer. Berkat hasil ini mereka kemudian mendapat hadiah Nobel tahun 1986. Dengan bantuan mikroskop ini, permukaan benda dapat dibaca secara elektrik, atom demi atom ± sebuah terobosan bagiteknologi nano.
Selang beberapa tahun, penemuan yang sangat menentukan itu diikuti dengan penemuan lain, yaitu Mikroskop Kraft. Prinsipnya sederhana: Sebuah jarum kecil menekan  permukaan benda ± seperti pada pemutar piringan hitam. Jarum ini dipindahkan ke sana-siniuntuk membaca materi dengan daya tekan yang sama besar. Dengan demikian setiap titik  permukaan benda yang memiliki bagian-bagian cekung dan timbul dapat diakses danditampilkan pada monitor.
Media penyimpan data super kecil
Mikroskop Rastertunnel dan Kraft juga dapat digunakan sebagai alat bantu. “Seperti jari kita,mikroskop ini dapat meraba benda dan juga memanipulasi”, demikian menurut Dr. HeribertLorenz, ilmuwan di Center for Nanoscience (Universitas Muenchen) dan direktur perusahaan Nanotools. Lorenz berhasil menempatkan jarum dari karbon yang sekeras berlian dan sangatkuat pada sensor Silicium. Tetapi panjangnya hanya beberapa micrometer dan tebalnya beberapananometer. “Kalau alat ini diperbesar, bentuknya serupa piramida Giza dengan sebuah menaratelevisi di atasnya”, kata Lorenz.Dengan jarum yang sangat kecil ini sebuah atom dapat digerakkan, diangkat dan digeser.
Usaha para ahli selanjutnya adalah, mencungkil atom per atom dari sebuah permukaan sedemikian rupasehingga dapat digunakan sebagai penyimpan data. Dengan demikian informasi dapat disimpandalam sebuah media yang super kecil dan belum pernah tercapai sebelumnya. Sebagai contoh: Isisemua buku telepon yang ada di dunia akan disimpan hanya pada sebuah media seluas 1 x 1 mm.”Memang kecepatan tulis dengan mikroskop Kraft untuk menyimpan data masih sangat rendah”,kata Lorenz. “Proses penulisan data di atas media 1 mm persegi membutuhkan waktu sekitar 30.000 tahun”.
Mekanika quantum: Dimulainya era Nano
Dari semua kemajuan penelitian yang telah dicapai, masih ada sebuah kendala yang belum terpecahkan. Struktur nano terdiri dari sekelompok kecil partikel atom, dan dalam dunia atom terdapat banyak efek fisika yang tidak kita kenal , seperti: Partikel tidak diam di suatu tempat,melainkan dapat berada di beberapa tempat sekaligus. Mereka menembus dinding atau melompatdari suatu tempat ke tempat lain. Selain itu mereka hanya dapat menerima atau melepaskanenergi dalam kondisi tertentu. Hal ini dinamakan “Hukum mekanika quantum”.
Tentunya bukan dasar yang tepat untuk sebuah komputer dan tempat penyimpan data. Oleh karena itu, dindingsebuah penyimpan data elektronik harus memiliki tebal minimal 20 atom.Bila tidak, maka terjadi efek Tunnel (channel), yaitu hilangnya elektron-elektron begitu sajamelalui dinding dan media tersebut akan hancur. Namun tidak semua menganggap hal inisebagai sebuah rintangan yang tidak dapat diatasi. Sebaliknya, beberapa ahli kini tengahmencoba untuk memanfaatkan hukum mekanika quantum untuk generasi komputer selanjutnya.Diperkirakan, solusi yang tepat baru akan ditemukan sekitar 50 tahun mendatang.
Walaudemikian, kini para ilmuwan telah dapat menciptakan beberapa elemen untuk komputer quantum. Salah satunya adalah teknologi nano yang membantu mengembangkan proses pembuatan chip generasi baru, seperti transistor yang bereaksi secara elektron per elektron,kawat super tipis yang hanya menghantar listrik dalam kondisi tertentu, dan teknik canggihl ainnya untuk menjinakkan mekanika quantum. Meskipun dari semua kemajuan teknologi dan penelitian saat ini, menurut perkiraan para ahli dan pakar semua ini baru merupakan langkah pertama menuju era nano dan tidak dapat dicapai sebelum tahun 2020.
Peran teknologi nano dalam pengembangan teknologi informasi
  Peran teknologi nano dalam pengembangan teknologi informasi (IT, information technology),sudah tidak diragukan lagi. Bertambahnya kecepatan komputer dari waktu ke waktu,meningkatnya kapasitas hardisk dan memori, semakin kecil dan bertambahnya fungsi telepongenggam, adalah contoh-contoh kongkrit produk teknologi nano di bidang IT. Dalam tulisan iniakan dipaparkan kontribusi teknologi nano pada pengembangan IT secara garis besar, yang sampai saat ini dapat dibagi menjadi tiga.
Pertama, penambahan kepadatan jumlah divais
. Gambaran mudahnya, bila ukuran satu buah transistor bisa dibuat lebih kecil maka kepadatan jumlah transistor pada ukuran chip yang samasecara otomatis akan menjadi lebih besar.  Dalam pembuatan LSI (large scale integrated), sedapat mungkin jumlah transistor dalam satu chip bisa diperbanyak. Sebagai contoh, tahun 2005,INTEL berhasil meluncurkan 70 Megabit SRAM (static random access memory) yang dibuatdengan teknologi nano proses tipe 65 nanometer (nm). Pada produk baru ini, di dalam satuchip berisi lebih dari 500 juta buah transistor, dimana lebih maju dibanding teknologi processor tipe90 nm yang dalam satu chipnya berisi kurang lebih 200 juta transistor. Diperkirakan kedepannya, sejalan dengan terus majunya teknologi nano, ukuran transistor terus akan mengecilsesuai dengan hukum Moore dan processor tipe 45 nm akan masuk pasar tahun 2007, danselanjutnya tahun 2009 akan diluncurkan processor 32 nm.
Terkait dengan usaha untuk memperkecil ukuran divais ini, salah satu mimpi besar dari parailmuan di Amerika saat ini adalah membuat memori atom, dan ini pernah secara langsungdilontarkan oleh Presiden Bill Clinton tahun 2001 ketika peluncuran proyek nasional nanoteknologi. Mereka bermaksud untuk memasukkan semua data yang ada di perpustakaannasional ke dalam satu chip memori atom yang berukuran satu sentimeter (cm) kubik.
Mari kita coba menganalisa apakah memungkinkan data sebanyak itu dikumpulkan dalam satuchip berukuran satu cm kubik. Satu cm jika diubah dalam satuan ukuran atom yaitu amstrong, berarti sama dengan 10 pangkat 8 amstrong. Jika chip memori berupa kubus yang masing-masing panjang sisinya 1 cm, maka chip tersebut berisi atom sebanyak 10 pangkat 24 buah.Prinsip pembuatan memori atom sendiri adalah dengan menyiapkan 2 jenis atom yaitu atom besar dan atom kecil, dan mendefinisikan atom besar sebagai 0 dan atom kecil sebagai 1. Jikakedua jenis atom tersebut ketika dijejerkan bisa dibaca dengan baik, maka bisa didefinisikan bahwa jumlah bit sebanyak jumlah atom.
Data atau informasi yang terdapat dalam satu buah buku biasanya akan bisa masuk dalam satu lembar CD-ROM yang jumlah bit-nya kurang lebih10 pangkat 9. Karena jumlah atom dalam chip memori atom sebanyak 10 pangkat 24 buah, dansatu buah buku diperkirakan sebanyak 10 pangkat 9 bit, maka dalam satu chip akan bisa memuatsekitar 10 pangkat 15 buah buku. Sungguh, jumlah yang sangat besar. Kalau saja, dalam satutahun ada 1 juta buku, maka secara kalkulasi, satu chip bisa memuat informasi selama lebih dari10 tahun. Jadi, jika teknologi kontrol peletakan satu persatu atom bisa dilakukan dengan baik,maka bukan hal yang mustahil memori atom tersebut bisa direalisasikan.
Kedua, memungkinkannya aplikasi efek kuantum.  
Ukuran material jika mencapai satuan nanometer, maka secara otomatis akan muncul fenomena-fenomena baru dalam fisika kuantum yang tidak dijumpai pada fenomena fisika klasik, yaitu efek kuantum. Fenomena unik inimenjadi perhatian yang besar bagi ilmuan sekarang untuk diaplikasikan dalam teknologielektronika saat ini. Penggunaan efek kuantum sendiri dalam divais bermacam-macam. Salahsatunya adalah divais elektronika yang menggunakan struktur kecil kuantum dot maupun superlatis. Pada divais dengan struktur superlatis inilah yang diproyeksikan bisa dipakai dalam aplikasi divais dengan kecepatan tinggi.
Contoh divais dari jenis ini yang sudah diproduksiadalah HEMT (High Electron Mobility Transistor) yang biasa dipakai pada sistem pemancar satelit. Keunikan fenomena lain di area nanometer ini adalah munculnya energi level yang diskrit. Bahkan, semakin kecil ukuran suatu benda, maka diskritnya energi level semakin jelas.Aplikasi yang sudah terlihat betul dari fenomena ini adalah pembuatan laser berwarna biru danungu dengan bahan kuantum dot. Laser ini bekerja berdasarkan sifat diskrit energi level padastruktur dot tersebut.
Menariknya adalah material yang semula tidak bisa menghasilkan cahaya,seperti silikon yang biasa dipakai dalam LSI, akan berubah sifat menjadi bisa bercahaya ketika efek kuantum muncul. Aplikasi lain dari efek kuantum ini adalah single electron device(Kompas, 12 Mei 2004), yang konon selain menjadi kandidat divais untuk LSI generasiselanjutnya, bisa juga diaplikasikan dalam pembuatan sensor dengan sensitifitas tinggi, kuantuminformasi, dan kuantum komputer.
Ketiga, penambahan fungsi baru pada sistem yang sudah ada.
Yang dimaksud adalah bukansebatas membuat material sama dalam ukuran kecil sehingga kepadatannya semakin besar, tetapilebih pada titik tekan lahirnya fungsi baru ketika atom atau molekul yang berbeda jenis disusundalam suatu sistem divais. Sebagai contoh, pembuatan mata buatan yang mempunyai fungsimenangkap cahaya, kemudian sekaligus mentransfer cahaya tersebut menjadi informasi dankemudian mengolahnya, itu akan lebih mudah dilakukan dengan peran teknologi nano. Bahkandengan teknologi nano, diharapkan ke depan intelejensi sensor buatan bisa dibuat dengansensitifitas mendekati apa yang dimiliki manusia.
Demikian 3 kontribusi besar teknologi nano di bidang IT, yang tentu masih memungkinkan lagi nantinya muncul kontribusi ke-4, ke-5, danseterusnya seiring dengan temuan-temuan baru teknologi nano di masa mendatang

silahkan meninggalkan komentar yang membangun.
terima kasih atas kunjungannya
EmoticonEmoticon