Nanoteknologi ;-)

Perkembangan Teknologi 1/1.000.000.000 m

Oleh : Iwan

Pada tahun 1959 tepatnya pada tanggal 29 Desember, seorang Fisikawan dan peraih nobel dalam bidang teori quantum elektrodinamik memberikan sebuah kuliah ilmiah dalam rangka pertemuan komunitas Fisika Amerika (American Physical Society) di California Institute of Technology. Dalam kuliahnya tersebut Richard P. Feynman mengekspresikan sebuah ide tentang bagaimana memanipulasi dan mengontrol sebuah objek dalam skala kecil. Ketika itu ide Feynman tersebut dianggap sebagai guyonan komunitas Fisikawan dalam eranya. Namun ide Feynman menjadi bahan pemikiran serius ketika pada tahun 1985 salah seorang mahasiswa program doctoral di Stanford, Tom Newman menggunakan electron beam sebagai pin untuk menulis sebuah kalimat pada halaman pertama “A Tale of Two Cities “ buku karangan Charles Dickens dengan ukuran 1/25000 dari ukuran pin yang biasa digunakan.

Melihat perkembangan teknologi yang berkembang saat ini, tidak dipungkiri lagi bahwa prediksi Feynman memang menakjubkan. Teknologi saat ini berada dalam orde teknologi nano atau teknologi yang berdasarkan pada ukuran 1/1.000.000.000 m. Mengapa teknologi nano sangat penting? Secara kimiawi, atom dan molekul berada dalam orde nano dan secara ilmu Fisika atom-atom tersebut terikat secara kuat. Dengan melihat atau menginvestigasi sebuah materi ke dalam orde nano maka kita akan dapat merekayasa dan mengontrol sebuah materi menjadi suatu bahan atau mesin dalam ukuran sangat kecil. Bahkan dimungkinkan pula dengan perkembangan teknologi nano akan tercipta sebuah mesin cerdas berdimensi molekuler yang dapat bermanfaat dalam berbagai bidang seperti biologi, kimia, mikroelektronik, optik, dan sebagainya.

Sebagai contoh di sini kita tinjau perkembangan teknologi elektronika, perkembangan industri elektronik dimulai ketika ditemukannya transistor oleh Bardeen, Brattain, dan Shockley pada tahun 1947 dan ditemukannya model integrated circuit atau biasa dikenal IC pertama kali oleh Jack Kilby pada tahun 1959. Kini seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi elektronik yang berdasarkan pada teknologi semikonduktor, peranan teknologi nano kian menjadi primadona para saintis maupun insinyur untuk mengembangkan piranti elektronik yang super cepat. Perkembangan teknologi elektronik yang terkait pula dengan majunya teknologi nano dapat mengacu kepada hukum Moore yang menyatakan bahwa jumlah transistor pada suatu chip (IC) akan menjadi dua kali lipat dalam waktu 18-24 bulan. Perkembangan teknologi tersebut telah mampu menghasilkan sebuah komputer yang memiliki performance tinggi. Berbicara tentang teknologi komputer, kita selalu mengacu pada seberapa cepat kemampuan sebuah procesor. Procesor adalah sebuah piranti elektronik yang tersusun dari transistor di dalam sebuah sirkuit terintegrasi (IC). Berdasarkan data dari Intel.co, pada awal tahun 1980an kita mengenal komputer prosesor 286, komputer tersebut memiliki jumlah transistor kurang lebih 100.000 buah. Pada pertengahan tahun 1990an kita mengenal intel pentium II yang memiliki jumlah transistor 10 juta buah, pada tahun 2000an awal pentium IV lahir dengan jumlah transistor kurang lebih 100 juta buah,dan kini perkembangan prosesor komputer sudah dalam era dual core itanium yang menggunakan 2 buah prosesor dengan jumlah transistor kurang lebih 1 milyar buah. Semakin kecil dan semakin banyak jumlah transistor dalam chip menunjukan semakin tinggi pula kecepatan chip tersebut. Misal, dulu sebelum mengenal era pentium 4 prosesor komputer berada dalam orde Megahertz (10⁶) dan setelah era pentium 4 prosesor sebuah komputer sudah mencapai orde Gigahertz (10⁹ Hertz).

Sebuah pertanyaan muncul terkait dengan ukuran nano, mengapa sesuatu yang kecil itu cepat? Cepat disini mengacu pada waktu transit elektron di sebuah gerbang (gate) dalam transistor, misal untuk transistor berbasiskan Silicon panjang gate-nya kurang lebih 10 nm sedangkan untuk transistor berbasiskan carbon nanotube (CNT) panjang gate-nya mencapai kurang lebih 1 nm. Konsekuensi yang diperoleh dari semakin kecilnya gate sebuah transistor adalah jarak antara sumber (source) dan penguras (drain) semakin dekat maka waktu transit akan semakin cepat pula sehingga hal tersebut mempercepat kinerja dari komputer.

Teknologi nano selain berperanan besar dalam industri elektronik juga sangat bermanfaat dalam perkembangan teknologi lainnya. Diantara manfaat dari teknologi nano adalah untuk meningkatkan kualitas sel surya dengan menggunakan carbon nanotube, membuat nanobiosensor untuk mengontrol kadar gula dalam darah, membangun chip dari bahan organic (molekuler), fabrikasi DNA, RNA untuk rekayasa genetika, dll.

Dari paparan yang dijelaskan di atas menunjukan betapa teknologi nano sekarang ini sedang menjadi objek yang hangat di kalangan dunia riset. Untuk itu dalam mengembangkan teknologi nano yang aktual diperlukan adanya sebuah integritas yang saling menunjang antara pihak institusi riset, perguruan tinggi, dan industri. Hal tersebut dikarenakan pesatnya perkembangan teknologi dunia yang sudah tidak terbendung lagi, maka diperlukan kekuatan besar dalam artian kemauan yang tinggi dari pihak pemerintah, institusi pendidikan dan riset, dan pihak swasta. Pihak pemerintah berwenang dalam mengarahkan pola riset yang akan menjadi tujuan utama disesuaikan dengan potensi yang dimiliki bangsa kita dan menyiapkan sumber pendanaan bersama swasta. Pihak institusi pendidikan dan riset, baik perguruan tinggi dan institusi riset bersama-sama mengembangkan dan menjadi pemain yang berperan langsung dalam riset dan sosialisasi teknologi yang dikembangkan. Pihak swasta berperan dalam menyediakan fasilitas atau mengarahkan teknologi yang sudah dan akan berkembang karena pihak swasta/perusahaanlah yang langsung bermain dalam memanfaatkan teknologi tersebut.

Dalam tulisan ini saya berharap bangsa Indonesia mampu mengembangkan teknologi nano disesuaikan dengan potensi sumber daya alam dan sumber daya manusia. Mengingat trend riset dunia saat ini sudah mengacu pada teknologi berorde nano. Bila kita hanya melakukan riset nano sekedar wacana tanpa arah dan kebijakan yang jelas, saya yakin selamanya bangsa Indonesia akan menjadi bangsa penonton dan pengguna teknologi saja.