NANOMATERIAL

Nanomateral adalah material yang berukuran sangat kecil yakni berkisar antara (1-100) nm atau bersekala nano. Nanomaterial erat kaitannya dengan nanoteknologi. teknologi nano meliputi pencitraan, pemodelaan, pengukuran, fabrikasi dan memanipulasi sesuatu pada skala nano. Fenomena-fenomena unik yang dapat diamati pada sifat-sifat magnetik, mekanik, listrik, termal, optik, dan kimia.

beberapa sifat keunggulan dari material berukuran nano, antara lain :

Sifat elektrik

Nanomaterial dapat mempunyai energi lebih besar dari pada material ukuran biasa karena memiliki surface area yang besar. Energy band secara bertahap berubah terhadap orbital molekul. Logam ukuran besar mengikuti hokum Ohm. Pada logam ukuran nano harus memiliki masukan elektrostatik (menggambarkan jumlah energi elektron) Eel = e2/2C. Resistivitas elektrik mengalami kenaikan dengan berkurangnya ukuran partikel.

Contoh aplikasi : energi densitas yang tinggi dari baterai, nanokristalin merupakan material yang bagus untuk lapisan pemisah pada baterai karena dia dapat menyimpan energi yang lebih banyak. Baterai logam nikel-hidrida terbuat dari nanokristalin nikel dan logam hidrida yang membutuhkan sedikit recharging dan memiliki masa hidupa yang lama.

Sifat magnetik

Kekuatan magnetik adalah ukuran tingkat kemagnetan. Tingkat kemagnetan akan meningkat dengan penurunan ukuran butiran patikel dan kenaikan spesifik surface area per satuan volume partikel. Sehingga nanopmeterial memiliki sifat yang bagus dalam peningkatan sifat magnet.

Contoh aplikasi : magnet nanokristalin yttrium-samarium-cobalt memiliki sifat magnet yang luar biasa dengan luas permukaan yang besar. Aplikasinya pada mesin kapal, instrumen ultra sensitiv danmagnetic resonance imaging (MRI) pada alat diagnostik.

Sifat mekanik

Nanomaterial memiliki kekerasan dan tahan gores yang lebih besar bila dibandingkan dengan material dengan ukuran biasa.

Contoh aplikasi : automobil dengan efisiensi greater fuel. Nanomaterial diterapkan pada automobil sejak diketahui sifat kuat, keras dan sangat tahan terhadap erosi, diharapkan dapat diterapkan pada busi.

Sifat optik

Sistem nanokristalin memiliki sifat optikal yang menarik, yang mana berbeda dengan sifat kristal konvensional. Kunci peyumbang faktor masuknya quantum tertutup dari pembawa elektrikal pada nanopartikel, energi yang efisien dan memungkinkan terjadinya pertukaran karena jaraknya dalam skala nano serta memiliki sistem dengan interface yang tinggi. Dengan perkembangan teknologi dari material mendukung perkembangan sifat nanofotonik. Dengan sifat optik linear dan non linear material nano dapat dibuat dengan mengontrol dimensi kristal dan surface kimia, teknologi pembuatan menjadi faktor kunci untuk mengaplikasikan.

Contoh aplikasi : pada optoelektronik., electrochromik untuk liquid crystal display (LCD).

Sifat kimia

Merupakan faktor yang penting untuk aplikasi kimia nanomaterial yaitu penambahan surface area yang mana akan meningkatkan aktivitas kimia dari material tersebut.

Proses sintesis nanomaterial

top down :  material yang berukuran besar digiling (grinding) sampai ukurannya  berorde nanometer (ball mill) Di samping itu dilakukan dengan cara evaporasi. Material berukuran besar dipanaskan sampai pada temperatur uapnya sehingga terevaporasi menghasilkan partikel-partikel berukuran nanometer. Nanomaterial yang dihasilkan pada kedua cara di atas distabilisasi dengan menggunakan larutan kimia seperti polyvinyl alcohol (PVA) atau polyethilene glycol (PEG) sehingga membentuk nanokoloid yang stabil.

bottom up : sintesa nanomaterial dilakukan dengan mereaksikan berbagai larutan kimia dengan langkah-langkah tertentu yang spesifik sehingga terjadi suatu proses nukleasi yang menghasilkannukleus-nukleus sebagai kandidat nanpartikel setelah melalui proses pertumbuhan. Laju pertumbuhan nukleus dikendalikan sehingga menghasilkan nanopartikel dengan distribusi ukuran yang relatif homogen.