Belajar Tentang Nanopartikel (Bagian 2)

Catatan: baca bagian pertama disini: http://sainspop.com/belajar-tentang-nanopartikel-bagian-1/

Kalau sebelumnya sudah dijelaskan apa itu nanopartikel dan beberapa manfaatnya, sekarang akan dijelaskan cara pembuatan nanopartikel itu sendiri. Mungkin sejak 20-30 tahun yang lalu, proses pembuatan nanopartikel ini sangat marak dipelajari dan dikembangkan. Sekarang, pembuatan nanopartikel sudah cukup canggih dan dapat diproduksi dengan skala besar dengan mudah. Malah nanopartikel dipakai menjadi bahan untuk membuat benda-benda yang lebih besar seperti halnya mainan LEGO dan dapat membentuk suatu benda bersifat unik dan super. Dapat dibayangkan berapa banyak kemungkinan materi dan benda-benda baru yang dapat ditemukan dengan ribuan jenis nanopartikel tersedia sebagai bahannya.

Lalu proses pembuatan nanopartikel itu seperti apa sih sebenarnya? Proses pembuatan ini dapat dibagi dua metode, yaitu proses dari ‘bottom up’ atau ‘top down’. Proses ‘bottom up’ mencakup semua metode pembuatan nanopartikel melalui atom dan molekul yang berkumpul dan membesar (aglomerasi). Kuncinya adalah menghentikan proses pembesaran/aglomerasi sehingga ukuran partikel hanya sampai dalam skala nanometer. Jika menggunakan proses reaksi kimia, zat kimia yang bereaksi akan bernukleasi dan atom-atom terus berkumpul di titik nukleasi tersebut dan beraglomerasi (koloid). Bahan-bahan lain dapat digunakan untuk memastikan proses aglomerasi ini tidak berjalan terus menerus. Contoh bahan lain ini seperti arang dan karbon aktif yang mempunyai lubang sangat kecil (dengan skala nanometer), lalu ketika partikel bernukleasi di dalam lubang ini, maka proses aglomerasi akan berhenti dengan sendirinya karena tidak ada ruang lagi. Lalu pengumpulan nanopartikel ini akan lebih mudah karena nanopartikel di dalam bahan ini akan lebih stabil. Tetapi kelemahan dari metode ini jika nanopartikel tersebut dibutuhkan untuk bereaksi secara bebas untuk membentuk struktur yang lebih besar. Cara lain untuk melindungi nanopartikel ini adalah dengan membuat lapisan pelindung di permukaan nanopartikel. Lapisan pelindung ini biasanya terbuat dari polimer atau senyawa-senyawa kimia lainnya. Proses ini cukup kompleks, tetapi produk yang dihasilkan akan sangat berkualitas dan dapat diproduksi dengan skala besar. Selain itu proses ‘bottom up’ juga dapat melewati pembentukan partikel dengan cara kondensasi gas. Zat apapun dapat berubah fase menjadi gas di tekanan dan suhu tertentu, termasuk zat metal yang ringan seperti magnesium dapat menjadi gas diatas 500 C. Lalu melalui proses pendinginan yang cepat, gas-gas ini menyublim menjadi zat padat dengan cepat. Dengan memainkan area yang luas dan konsentrasi rendah maka nanopartikel dapat terbentuk. Keuntungan dengan menggunakan metode ini adalah nanopartikel yang dihasilkan akan sangat bersih dibandingkan di media cairan karena kontaminasi oleh cairan media terjadi sedangkan dalam pembentukan gas tidak akan ada kontaminasi sama sekali. Tetapi, metode ini membutuhkan biaya yang cukup besar dan produksi skala besar kurang baik karena membutuhkan area yang sangat luas untuk titik-titik nukleasi.

Sebaliknya, proses ‘top down’ merupakan proses yang membentuk nanopartikel dari partikel atau benda-benda lebih besar dan dalam bentuk zat padat. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan laser atau litografi untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Keuntungan metode ini adalah kemampuan laser yang dapat membentuk permukaan nanopartikel dengan sangat presisi dan jelas. Tetapi tentunya kelemahannya adalah biaya produksi yang sangat mahal dan tidak dapat digunakan untuk produksi dengan skala besar. Biasanya metode ini digunakan untuk fabrikasi mikroprosesor yang mampu menciptakan fitur dibawah 100 nm. Selain itu, proses penghancuran partikel besar dengan cara penggilingan/ ball milling juga dapat membuat nanopartikel. Meskipun partikel yang hancur masih berskala mikro, biasanya ukuran kristal pada partikel mencapai ukuran nano sampai dibawah 10 nm. Proses ini cukup mudah dan dapat menghasilkan nanopartikel dalam skala besar meskipun membutuhkan energi yang cukup besar. Lalu nanopartikel yang dihasilkan tidak cukup seragam dan riskan akan kontaminasi. Biasanya metal oksida nanopartikel sering dihasilkan dengan cara ini.

Secara garis besar, banyak sekali cara untuk membuat nanopartikel dan mengubahnya menjadi lebih beragam. Masing-masing proses mempunyai keuntungan dan kelemahan masing-masing yang disesuaikan dengan fungsi dan manfaatnya. Oleh karena itu dunia penelitian nano terus berkembang dan menarik banyak perhatian pelaku-pelaku industri.

Referensi:

Strambeanu, N., Demetrovici, L., & Dragos, D. (2015). Natural Sources of Nanoparticles. In Nanoparticles’ Promises and Risks(pp. 9-19). Springer International Publishing.