Nano teknologi

Selasa, 22 November 2016

MENGENAL APA ITU NANO TEKNOLOGI ..?

Sesuai dengan namanya, nanoteknologi atau nanosains adalah ilmu pengetahuan dan teknologi pada skala nanometer, atau sepermilyar meter. Nano teknologi merupakan  suatau teknologi yang dihasilkan dari pemanfaatan sifat-sifat molekul atau struktur atom apabila berukuran  nanometer. Jadi apabila molekul atau struktur dapat dibuat dalam ukuran nanometer maka akan dihasilakan sifat-sifat baru yang luar biasa. Sifat-sifat baru inilah yang dimanfaatkan untuk keperluan teknologi, sehingga teknologi ini disebut nano teknologi. Sebelum membahas lebih jauh tentang nano teknologi perlu dibahas tentang apa yang dimaksud dengan atom, molekul dan elektron dan bidang ilmu yang berkaitan dengan nano teknologi.

Atom dan Ion 

Jika sebuah benda dibagi-bagi menjadi bagian kecil secara terus-menerus maka pada suatu saat akan sampai pada bagian terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi yang disebut atom. Atom adalah bagian terkecil dari suatu benda, hal ini yang diungkapkan oleh  Demokritus  (460-370 SM). Kemudian para ahli menemukan keberadaan elektron dalam atom yang diawali oleh pengamatan J.J Thompson. Lalu disusul dengan enemuan proton, netron, dan partikel inti oleh para ahli fisika, ternyata proton dan netron ini pun masih tersusun oleh partikel-partikel yang lebih kecil yang dikenal sebagai  quarks(kuark). Namun demikian istilah atom tetap digunakan walaupun disadari bahwa atom bukan lagi bagian terkecil dari suatu benda. Pengertian ini masih relevan dalam analisa fisika dan teknik.

Model Atom J.J Thompson

Dalam nano teknologi pijakan utamanya adalah atom yang didalamnya terdapat elektron yang bergerak mengelilingi inti atom yang terdiri dari proton dan netron yang jumlahnya tergantung dari nomor atom (sama dengan jumlah elektron dan proton) serta nomor massa (jumlah proton + netron). Beberapa atom membentuk unsur sebuah bahan. Unsur-unsur yang dikenal sebanyak 103 dan telah disusun dalam tabel periodik. Unsur teringan  adalah hidrogen, lalu helium dan lainnya. 

Elektron bermuatan listrik negatif dan proton bermuatan listrik positif, itulah sebabnya elektron selalu berada mengelilingi inti atom, karena adanya gaya tarik inti. Jika elektron atau proton berdiri sendiri maka interaksi itu dilukiskan dengan hukum coulomb dimana gaya tarik-menarik muatan tak sejenis atau tolak-menolak muatan sejenis berbanding lurus dengan besarnya muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak keduanya. Artinya gaya tarik makin kuat jika jarak muatan makin dekat dan  semakin lemah jika jarak muatan jauh. Atom akan bersifat netral secara keseluruhan dan semakin lemah 

jika jarak muatan jauh. 

Nanoteknologi berkecimpung mulai dari penggabungan  atom atau ion menjadi molekul untuk membentuk struktur dalam orde nanometer yang berguna untuk menghasilkan barang-barang dalam kehidupan sehari-hari. Tentu saja nanoteknologi melakukan juga proses-proses seperti  reaksi kimia untuk membentuk zat cair atau padat seperti keramik, polimer, dan logam yang diatur (dimanipulasi) sedemikian rupa sehingga menghasilkan sifat-sifat kimia atau fisika yang baru. Bahkan lebih jauh lagi nanoteknologi mengkombinasikan semua zat padat seperi keramik, logam dan polimer untuk membentuk material baru yang tidak ada di alam. Material baru ini menjadi material campuran dua atau tiga bahan dan dinamakan komposit. Bila struktur dari bahan-bahan campuran tadi dalam orde nanometer terbentuklah nano komposit. 

Alat Analisa Dan Karakterisasi Nano Teknologi 

Untuk melihat suatu atom atau molekul untuk direkayasa diperlukan peralatan yang canggih dan super sensitif. Tetapi mikroskop tidak dapat melihat dalam ukuran skala nano. Ini disebabkan ukuran atom atau molekul yang lebih kecil dari panjang gelombang cahaya yang tampak pada panjang gelombang antara 500-700nm. Tetapi dengan berasumsi bahwa ketika tidak melihat hal yang dilakukan adalah meraba, dua ahli fisika Heinrich Rohrer dan Gerd Karl Binnig membuat mikroskop peraba pada tahun 1981yang dikenal dengan nama Scanning Tunelling Mikroscope (STM). Dua fisikawan ini mendapat nobel atas karyanya pada tahun 1986.

STM adalah singkatan dari  Scan Tunneling Microscopy yaitu suatu peralatan yang berguna untuk melihat struktur material berdasarkan distribusi elektron atom-atom permukaan ketika diberi medan listrik yang besar antara permukaan sampel dengan sebuah jarum yang ukurannya dalam nanometer. Karena muatan selalu berkumpul diujung yang tajam,  maka jarum ini mesti sekecil-kecilnya agar dihasilkan medan listrik yang besar. Jarum ini didekatkan pada permukaan sampel lalu diberi beda potensial yang tinggi untuk menghasilkan medan listrik yang besar antara jarum  dan permukaan sampel. 

Karena medan listrik yang besar ini maka elektron-elektron dari atom-atom pada permukaan logam berusaha melompat keujung jarum tadi. Keluarnya elektron ini dapat diamati dengan bantuan komputer sehingga distribusi elektron yang juga menunjukan distribusi atom dapat diperoleh.

Sistem Kerja Scan Tunneling Microscopy

Alat Scan Tunneling Microscopy

Alat ini berguna untuk menggambarkan kedudukan atom di permukaan sampel untuk menentukan lekak lekuk permukaan bahan. Gambar yang dihasilkan dengan STM ini mampu mencapai ketelitian sampai 1/25 dari ukuran diameter atom tunggal sehingga membuat gambar yang dihasilkan dapat terlihat dengan jelas meskipun objek aslinya hanya berorde beberapa nanometer saja. Dengan ketelitian seperti itu, gambar tiga dimensi yang dihasilkan oleh STM ini mampu menangkap permukaan sebuah material dengan baik yang sangat berguna terutama pada penelitian dasar material nano seperti kekasaran permukaan, observasi cacat pada permukaan, serta penentuan ukuran molekul dan agregat pada permukaan sebuah material.

Bentuk 3 dimensi yang dihasilakan oleh STM

Pada tahun 1985 Benning mengusulkan ide yang lebig sederhana lagi yaitu untuk bahan yang memiliki konduktifitas rendah dibuatlah Atomic Force Microscope (AFM). Mikroskop ini benar-benar menyentuh permukaan struktur permukaan atom secara akurat. Dimana ujung jarum AFM disentuhkan dan digerakkan perlahan-lahan sepanjang permukaan struktur dari atom molekuldapt dilihat pada gambar. Jarum AFM mempunyai pegas yang bisa meregang dan merapat sesuai dengan permukaan atom.

Alat Atomic Force Microscope

Dengan kedua alat inilah para para peneliti akhirnya mampu merekayasa untuk menyusun atom-atom dalam skala nano yang sangat dibutuhkan dalam teknologi nano. Berbagai temuan yang spektakuler di banyak bidang mulai dari semikonduktor, metalurgi, elektro kimia, bahkan biologi molekular mampu diungkap oleh alat STM dan ATM ini. 

Salam manis Dahlia oktaviani SMK PGRI JATIBRANG , TEKNIK ELEKTRONIKA INDUSTRI

Sejarah Elektronika Industri

Teknik Edukasi Informasi

semoga bermanfaat untuk penjelajah informasi

Senin, 18 oktober 2000

Sejarah Elektronika Industri

Sejarah elektronika dimulai dari abad ke-20, dengan melibatkan tiga buah komponen utama yaitu tabung hampa udara (vacuum tube), transistor dan sirkuit terpadu (integrated circuit). Pada tahun 1883, Thomas Alva Edison berhasil menemukan bahwa electron bisa berpindah dari sebuah konduktor ke konduktor lainnya melewati ruang hampa. Penemuan konduksi atau perpindahan ini dikenal dengan nama efek Ediosn
. Pada tahun 1904, menerapkan efek Edison ini untuk menemukan dua buah elemen tabung electron yang dikenal dengan nama dioda, dan John FlemingLee De Forest mengikutinya pada tahun 1906 dengan tabung tiga elemen, yang disebut trioda. Tabung hampa udara menjadi divais yang dibuat untuk memanipulasi kemungkinan energi listrik sehingga bisa diperkuat dan dikirimkan. Aplikasi tabung elktron pertama diterapkan dalam bidang komunikasi radio. Guglielmo Marconi merintis pengembangan telegraf tanpa kabel(wireless telegraph) pada tahun 1896 dan komunikasi radio jarak jauh pada tahun 1901. Radio terakhir ini bisa berbentuk telegraf radio (transmisi sinyal kode Morse) atau telepon radio (pesan suara). Keduanya dikendalikan oleh trioda dan dengan cepat terjadi peningkatan dan perbaikan karena adanya komunikasi angkatan bersenjata selama Perang Dunia I. Transmiter radio, telepon dan telegraf berikutnya menggunakan percikan tegangan tinggi untuk membuat gelombang dan suara. Tabung hampa udara memperkuat sinyal suara yang lemah dan menjadikan sinyal tersebut digabungkan dengan gelombang radio. Pada tahun 1918, Edwin Armstrong menemukan penerima "super-heterodyne" yang dapat memilih sinyal radio atau stasion dan dapat menerima sinyal jarak jauh. Penyiaran radio tumbuh signifikan pada tahun 1920 sebagai akibat langsungnya. Armstrong juga menemukan modulasi frekuensi (FM) pita lebar (wide-band) pada tahun 1935; sebelumnya hanya menggunakan modulasi amplitudo (AM) pada rentang tahun 1920 sampai 1935. Teknologi komunikasi bisa membuat perubahan besar sebelum Perang Dunia II khususnya dalam penggunaan tabung yang dibuat di banyak aplikasi. Radio sebagai bentuk sarana pendidikan dan hiburan dengan cepat ditantang oleh adanya televisi yang ditemukan pada tahun 1920-an tapi tidak langsung tersedia secara luas hingga tahun 1947. Bell Laboratories mengeluarkan televisi ke publik pada tahun 1927, dan ini masih merupakan bentuk electromechanical. Ketika sistem elektronik menjadi jaminan kualitas, para insinyur Bell Labs memperkenalkan tabung gambar sinar katoda dan televisi berwarna. Namun Vladimir Zworykin, seorang insinyur di Radio Corporation of America (RCA), dianggap sebagai "bapak televisi" karena penemuannya, tabung gambar dan tabung kamera iconoscope. Pengembangan televisi sebagai divais elektronika memanfaatkan peningkatan/perbaikan pada radar yang dibuat selama Perang Dunia II. Radar adalah produk yang dihasilkan dari studi yang dilakukan oleh ilmuwan di Inggris untuk menggambarkan gelombang radio. Sebagai singkatan dari RAdio Detection And Ranging, radar mengukur jarak dan arah sebuah objek menggunakan pantulan gelombang mikro radio. Ini digunakan untuk pendeteksian pesawat udara dan kapal laut, mengendalikan penembakan rudal dan berbagai bentuk penjagaan lainnya. sirkuit, video, teknologi gelombang dan transmisi gelombang mikro diperbaiki yang dilakukan selama musim perang dan diadopsi dengan cepat oleh industri televisi. Pada pertengahan tahun 1950-an, televisi telah melewati radio untuk penggunaan di rumah dan hiburan. Setelah perang, tabung elektron digunakan untuk mengembangan komputer pertama, tapi tabung ini tidak praktis karena ukuran komponen elektroniknya. Pada tahun 1947, transistor ditemukan oleh tim insinyur dari Bell Laboratories. John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley menerima penghargaan Nobel untuk penemuan mereka, tapi sedikit yang memimpikan secepat dan sedramatis apa transistor dapat mengubah dunia. Fungsi transistor seperti tabung hampa udara, tapi memiliki ukuran yang lebih kecil, lebih ringan, konsumsi daya lebih kecil, dan lebih kuat, dan lebih murah untuk diproduksi dengan adanya kombinasi penghubung metalnya dan bahan semikonductor. Konsep sirkuit terintegrasi diusulkan pada tahun 1952 oleh Geoffrey W. A. Dummer, seorang ahli elektronika berkebangsaan Inggris dengan Royal Radar Establishment-nya. Sepanjang dekade 1950-an, transistor diproduksi secara massal dalam kepingan wafer tunggal dan kemudian dipotong-potong. Sirkuit semikonduktor menjadi sesuatu jalan yang sederhana, yang menggabungkan transistor dan dioda (sebagai diavis aktif) serta kapasitor dan resistor (sebagai divais pasif) dalam sebuah unit planar atau chip. Industri semikonduktor dan sirkuit terpadu silikon dikembangkan terus-menerus oleh Texas Instruments dan Fairchild Semiconductor Company. Pada tahun 1961, sirkuit terintegrasi menjadi produksi penuh oleh sejumlah perusahaan, dan desain peralatan berubah secara cepat dan dalam beberapa arah yang berbeda untuk mengadaptasi teknologi. Transistor bipolar dan sirkuit terintegrasi digital dibuat pertama kali, namun masih bersifat IC analog, kemudian intergasi skala besar (LSI), dan integrasi skala sangat besar (VLSI) mengikutinya pada pertengahan tahun 1970-an. VLSI mengandung ribuan sirkuit yang di dalamnya terdapat gerbang atau saklar on-off yang saling berhubungan dalam satu buah keping chip. Mikrokomputer, peralatan medis, kamera video dan satelit komunikasi merupakan sebagian contoh divais yang dibuat dengan menggunakan sirkuit terintegrasi.Transistor menjadi awal mula perkembangan Elektronika dan perkembangan peralatan komputer,sejak saat ini Mikroprosesor dan Mikrokontroler adalah salah satu pengembangan dari Transistor yang sangat Canggih.

(Untuk artikel Mikrokontroler dan Mikroprosesor masih dalam proses,,,hehe :D)