Bagaimana benda2 berukuran 1 milyar kali lebih kecil dari 1 meter bisa dibuat? Sulap? Sihir? Monggo disimak :D
mari kita mulai ngomongin tentang yg namanya nanofabrication / nanofabrikasi #nanoteknologi, #nanoteknologi itu unik, yg kita bikin ga bisa diliat mata, bahkan mikroskop cahaya pun g bs.. lah trus bikinnya piye? inilah seninya :p .g bosen2, sebagai reminder, #nanoteknologi berhubungan dengan benda berukuran nanometer, 1 nanometer itu 1 milyar kali lbih kcil 1 mtr andai rata2 manusia tingginya itu 1 nanometer, maka 3x jarak bumi-bulan itu cuma 1 meter.. bayangin dah coba udah kebayang kecilnya? skrg kt liat sedikit contoh hasil2 kerajinan tangan para ilmuwan di bidang ini, perhatiin skala di tiap gambar ya
nanocube (dadu) terbuat dari perak
hutan bambu terbuat dari zinc oxide -->
pmng nobel 2010, graphene, lembaran atom karbon dgn ketebalan hanya 1 atom!
Lagi2 zinc oxide, kli ini bintang2 nano, keren dan indah :D
kerjaan tesis kmrn, piramid terbuat dr lapisan perak-silikon dioksida-perak
dr sdkt cnth ini, jls bgt klo ternyata kemungkinan untuk bikin berbagai macam struktur di #nanoteknologi itu adalah besar bntk2 aneh td jg g dibuat utk sekedar iseng, tapi mreka ada tujuan dan aplikasinya
dr cnth td ada yg berfungsi sbagai sensor, laser, katalisator, bahkan ad yg diprediksi bakal jd alat elektronik di masa depan .skrg kt masuk ke inti bahasan kali ini.. gmana cara bikin stuktur benda2 super kecil ini? inilah bidang yg dkenal dengan NANOFABRICATION nanofabrication atw nanofabrikasi adalah bidang yg membahas berbagai ilmu dan teknik untuk membuat macem2 struktur di dunia nano
buanyak sekali grup2 ilmuwan di dunia ini yg terus mencoba menemukan cara2 baru untuk bikin macem2 bentuk di skala nano smp skrg, ada puluhan (atau ratusan??) cara2 unik untuk membuat macem2 struktur nano sesuai dgn yg diinginkan klo dibahas smua bisa jadi 1 matkul sendiri, g bkl abis dibahas dah.. dsini sy bkl coba ngenalin super basic nya aja ttg nanofabrikasi dlm dunia nanofabrikasi, smua teknik bisa dibagi jadi 2 jenis : BOTTOM UP sama TOP DOWN, harap dicatet dan diinget baek2 istilah ini udh umum bgt, srg jg dpake dlm bdg2 lain, scr harfiah top down: dr atas (bsr) k bwh (kcl), bottom up: bwh (kcl) k atas (bsr)
nanocube (dadu) terbuat dari perak
hutan bambu terbuat dari zinc oxide -->
pmng nobel 2010, graphene, lembaran atom karbon dgn ketebalan hanya 1 atom!
Lagi2 zinc oxide, kli ini bintang2 nano, keren dan indah :D
kerjaan tesis kmrn, piramid terbuat dr lapisan perak-silikon dioksida-perak
dr sdkt cnth ini, jls bgt klo ternyata kemungkinan untuk bikin berbagai macam struktur di #nanoteknologi itu adalah besar bntk2 aneh td jg g dibuat utk sekedar iseng, tapi mreka ada tujuan dan aplikasinya
dr cnth td ada yg berfungsi sbagai sensor, laser, katalisator, bahkan ad yg diprediksi bakal jd alat elektronik di masa depan .skrg kt masuk ke inti bahasan kali ini.. gmana cara bikin stuktur benda2 super kecil ini? inilah bidang yg dkenal dengan NANOFABRICATION nanofabrication atw nanofabrikasi adalah bidang yg membahas berbagai ilmu dan teknik untuk membuat macem2 struktur di dunia nano
buanyak sekali grup2 ilmuwan di dunia ini yg terus mencoba menemukan cara2 baru untuk bikin macem2 bentuk di skala nano smp skrg, ada puluhan (atau ratusan??) cara2 unik untuk membuat macem2 struktur nano sesuai dgn yg diinginkan klo dibahas smua bisa jadi 1 matkul sendiri, g bkl abis dibahas dah.. dsini sy bkl coba ngenalin super basic nya aja ttg nanofabrikasi dlm dunia nanofabrikasi, smua teknik bisa dibagi jadi 2 jenis : BOTTOM UP sama TOP DOWN, harap dicatet dan diinget baek2 istilah ini udh umum bgt, srg jg dpake dlm bdg2 lain, scr harfiah top down: dr atas (bsr) k bwh (kcl), bottom up: bwh (kcl) k atas (bsr)
mri kt bhs ttg top down dl, dmana kt mulai dr besar jadi kecil.. bayangin seorang pemahat, dia mulai dari kayu gede, diukir jadi patung
faktanya inilah yg org2 umum srg bayangkan kl ditanya gmn cr bikin struktur nano.. untuk ukuran smp milimeter msh mgkn dlakukan pk tgn tp lbh kcl dr itu? dsinilah alat2 dan mesin2 canggih mulai bermain ,walau mggunakan mesin, tp konsepnya ttp sm, benda diberi pola sesuai design yg diinginkan, lalu "dipahat" atau "ditambal"
proses ini diulang trus sampe jadi bentuk yg diinginkan.. satu contoh metode plg populer adalah PHOTOLITHOGRAPHY ,photo=cahaya, lithos=batu, graphy=mnulis.. scr literal brarti mnciptakan pola utk mmungkinkan mnulis/desain diatas batu/benda dgn chy .ini adlh teknik top down tersukses, knp? karna dgn cr inilah chip2, komputer, harddisk, dan smua elektronika dibuat
proses ini diulang trus sampe jadi bentuk yg diinginkan.. satu contoh metode plg populer adalah PHOTOLITHOGRAPHY ,photo=cahaya, lithos=batu, graphy=mnulis.. scr literal brarti mnciptakan pola utk mmungkinkan mnulis/desain diatas batu/benda dgn chy .ini adlh teknik top down tersukses, knp? karna dgn cr inilah chip2, komputer, harddisk, dan smua elektronika dibuat
sy bakal kasih gambaran paling sederhana ttg konsep photolitography ini material yg diinginkan dideposit/ditaro diatas substrate/penyangga, ketebalannya bs diatur dgn akurasi nanometer
diatasnya pun ditaro lagi photoresist, yg berfungsi sebagai pembuat pola.. photoresist ini terbuat dari polymer
cahaya pun disinari lewat sebuah "mask".. mask ini terbuat dr seperti kaca, ada bagian yg transparan dan ada yg ga
jd ada bagian yg bisa dilewati cahaya dan ada yg ga, di mask inilah kita bisa bikin bentuk yg kita mau.. mask ini berukuran milimeter ,jadi cahaya diproyeksikan ke mask berukuran milimeter ini ke substrate, di substrate proyeksi mask ini bakal cuma berukuran nanometer nah, polymer yg kena cahaya ini bkl "meleleh", jdi ktika ditembak oleh ion (etching), dia bakal "hilang"
klo etching ini ditruskan, maka material di bawah polymer pun bisa ilang.. jd polymer yg g ilang berlaku sbg tameng
diatasnya pun ditaro lagi photoresist, yg berfungsi sebagai pembuat pola.. photoresist ini terbuat dari polymer
cahaya pun disinari lewat sebuah "mask".. mask ini terbuat dr seperti kaca, ada bagian yg transparan dan ada yg ga
jd ada bagian yg bisa dilewati cahaya dan ada yg ga, di mask inilah kita bisa bikin bentuk yg kita mau.. mask ini berukuran milimeter ,jadi cahaya diproyeksikan ke mask berukuran milimeter ini ke substrate, di substrate proyeksi mask ini bakal cuma berukuran nanometer nah, polymer yg kena cahaya ini bkl "meleleh", jdi ktika ditembak oleh ion (etching), dia bakal "hilang"
jadilah material di bawah polymer tadi berpola seperti pola yg ada di mask sebelumnya :D sebagai tahap akhir, polymer tadi bisa dihilangkan sepenuhnya dengan dilarutkan ke larutan alhokol
lgkh super simpel tadi, bisa menghasilkan bentuk rapi jali kaya bgini-->
itu baru yg simpel, jd bayangkan klo bentuk2 lain yg bisa dibikin dengan teknik yg lebih banyak dan rumit sygnya metode photolithography ini suangat mahal, karna butuh byk mesin2 canggih :(
sebagai pembanding, metode top down lain yg murah adalah BALL MILLING, metode ini mayoritas dipake di indonesia karna sederhana sesuai namanya, maka ball milling berarti menggerus menggunakan bola2.. material yg ingin di"nano"kan tinggal dimasukkan ke dlm tabung.. d dlm tabung ini ada bola2 sebesar kira2 sebesar kelereng terbuat dari bahan non-reaktif, mslnya baja, lalu tabung ini diputar berjam2 cara sederhana ni sgt efektif untuk membuat partikel nano, ini gambarannya (mudah2an gifnya jalan) -->
kekurangan metode ball milling adalah "terlalu sederhana", jd bentuk yg bisa dihasilkan "cuma" partikel nano berupa bola aja ,itu td 2 contoh dr metode TOP DOWN, mdh2an sampe pesannya ya, yaitu dari materi yg besar jadi kecil, bisa "dipahat" atau "digerus" dan ni cuma 2 contoh aja, masih buanyak contoh2 lain untuk metode TOP DOWN
selanjutnya metode satu lagi adalah BOTTOM UP, membuat struktur dari kecil ke besar, kebalikannya top down . bayangkan metode ini seperti bermain LEGO, dimulai dari "balok" kecil2 trus jadi bentuk sesuai yg kita inginkan ."balok" dalam dunia nanofabrikasi ini adalah atom, molekul, atau senyawa2 lain.. pertanyaannya skrg adalah, gmana cara nyusunnya? dsinilah kehebatan alam :) dalam metode bottom up, gaya2 natural dari alam di"pake" untuk nyusun bentuknya .gaya2 ini misalnya: trk menarik muatn negatif dan positif, gaya hidrophobik, gy van der waals, dll pd poin ini g prlu sy jlasin lbh jauh .selain dari gaya2 natural ini, bottom up jg termasuk menciptakan struktur dengan reaksi kimia :D
jd slh satu keunggulan metode bottom up adalah MURAH! betul, karna cuma modal gelas kimia dn bahan kimia pun kt bisa bikin nanopartikel tapi selalu ada kekurangannya, metode bottom up cuma bisa untuk bkn stuktur dengan bentuk sederhana, bola, kubus, segitiga, batang, dll . kt ga bisa bikin bentuk2 rumit sesuka hati kita, karna smua bentuk bener2 "dikontrol" kuat oleh alam .Jd untuk fleksibilitas metode top down lebih oke dibanding bottom up tapi ttep, secara general bottom up lbh disukai karna murah dan simpel, istilah kasarnya, tinggal campur2 jadi, mau bukti? smua gambar yg saya share di awal (poin 5 sampe 9) itu smua hasil karya bottom up :p
oiya satu lagi kekurangan bottom up : reprodusibilitas agak ssh.. reproducibilitas ini artinya kl hr ini bikin jadi A besok bikin ttp A sy blg agak susah karna smua kondisi bener2 ngaruh, suhu harus tepat sama, pH harus tepat sama, komposisi hrs ttp sama, dll dr kelebihan dan kekurangan masing2 cara nanofabrikasi plg optimal tentu saja gabungan kduanya :D banyak penelitian skrg yg gabungin konsep bottom up dan top down.. tujuan akhir; proses fabrikasi yg murah mudah tapi sgt2 akurat .
jd slh satu keunggulan metode bottom up adalah MURAH! betul, karna cuma modal gelas kimia dn bahan kimia pun kt bisa bikin nanopartikel tapi selalu ada kekurangannya, metode bottom up cuma bisa untuk bkn stuktur dengan bentuk sederhana, bola, kubus, segitiga, batang, dll . kt ga bisa bikin bentuk2 rumit sesuka hati kita, karna smua bentuk bener2 "dikontrol" kuat oleh alam .Jd untuk fleksibilitas metode top down lebih oke dibanding bottom up tapi ttep, secara general bottom up lbh disukai karna murah dan simpel, istilah kasarnya, tinggal campur2 jadi, mau bukti? smua gambar yg saya share di awal (poin 5 sampe 9) itu smua hasil karya bottom up :p
oiya satu lagi kekurangan bottom up : reprodusibilitas agak ssh.. reproducibilitas ini artinya kl hr ini bikin jadi A besok bikin ttp A sy blg agak susah karna smua kondisi bener2 ngaruh, suhu harus tepat sama, pH harus tepat sama, komposisi hrs ttp sama, dll dr kelebihan dan kekurangan masing2 cara nanofabrikasi plg optimal tentu saja gabungan kduanya :D banyak penelitian skrg yg gabungin konsep bottom up dan top down.. tujuan akhir; proses fabrikasi yg murah mudah tapi sgt2 akurat .
sekian dl sharing ttg nanofabrikasi, mdh2n bermanfaat.. mdh2an bs dimengerti, mohon masukannya :) siap2 sharing slanjutnya, insya allah bahas clean room, ruangan spesial tmpt nanofabrikasi, sy lg ngumpulin foto2 ekslusif :D .skian aja dtunggu masukannya dr tmn2 smua
by FerryAnggoroAN
Research Assistant @ Chalmers TU | MSc Nanoscience and Nanotechnology KU Leuven & Chalmers TU '12 | B.Eng Microelectronics NTU '09
Lihat yg lebih 'menarik' di sini !
by FerryAnggoroAN
Research Assistant @ Chalmers TU | MSc Nanoscience and Nanotechnology KU Leuven & Chalmers TU '12 | B.Eng Microelectronics NTU '09
Lihat yg lebih 'menarik' di sini !