Material Nano Anorganik

Istilah material nano anorganik biasanya digunakan untuk menunjukkan struktur nano yang hanya tersusun dari material selain Carbon, atau jika terdapat unsur atom Carbon, maka atom-atom Carbonnya tidak dikombinasikan dengan unsur lain. Material nano yang termasuk dalam kelompok nano anorganik diantaranya adalah fullerene, karbon nanotube, nanowire, nanoporous, semikonduktor nanokristal atau nano partikel. 

Fullerene merupakan struktur nano yang tersusun dari 60 buah atom Carbon (C60) dan memiliki simetri seperti bola. Fullerene secara formal dikenal sebagai buckministerfullerene atau disingkat buckeyballs. Penemuan terhadap fullerene ini memberikan harapan baru untuk diterapkan dalam berbagai bidang, terutama untuk bidang elektronika dan kedokteran. 

Gambar struktur fullerene

Nanotube adalah material berbentuk silinder dengan ketebalan kulit silinder kurang dari 100 nm. Contoh yang terkenal adalah carbon nanotube dengan kulit silinder berupa satu atau beberapa lapis atom carbon. Struktur material nanotube dapat dipandang sebagai jalinan selapis carbon yang bergulung membentuk tabung berukuran nano. Jika lapisannya tunggal maka disebut SWNT (single wall nanotube) dan jika lapisannya lebih dari satu maka disebut MWNT (multi wall nanotube). Baik SNWT maupun MWNT memiliki sifat listrik, mekanik, dan termal yang unik. Sebagai contoh, sifat listriknya dapat berlaku sebagai penghantar listrik maupun semikonduktor tergantung pada bentuk dan ukuran serta orientasi gulungan carbon. Material nano ini dapat memiliki kapasitas penghantaran listrik hingga satu milyar amps/cm persegi. Sedangkan sifat mekaniknya mencapai 20 kali lebih kuat dari sifat mekanik baja alloy yang berkualitas tinggi. Nanotube lain yang berhasil dibuat adalah boron nitrida (BN) nanotube yang kulitnya terdiri dari beberapa atom boron dan nitrogen. 

carbon nanotube jenis SWNT

carbon nanotube jenis MWNT

Nanowire atau dikenal juga sebagai nanorods (batang nano) atau nanowhisker (rambut janggut nano) merupakan blok pembangun anorganik yang memiliki potensi aplikasi yang tinggi. Nanowire merupakan material padatan anorganik berbentuk seperti kabel yang dapat dibuat dari silikon, oksida seng (ZnO), dan berbagai logam lain. Meskipun diameternya hanya dalam skala nanometer, namun panjang nanowire dapat mencapai ribuan kali diameternya atau hingga puluhan mikrometer. Nanowire memiliki sifat optik dan listrik yang sebagaimana nanotube. Sebagai contoh, nanowire dapat mengemisikan sinar laser berlaku sebagaimana fiber optik. 

SEM image of nanowire

Nanoporous, adalah material yang mengandung sejumlah poros (pori) dan ukuran tiap poros kurang dari 100 nm. Contoh material ini adalah zeolite dan MCM-41 (silikon dioksida yang mengandung poros yang tersusun secara heksagonal). 

nanoporous pada sebuah magnet

Nanokristal semikonduktor (nanopartikel) atau dikenal juga dengan nanodots atau quantum dots (QDs) merupakan material semikonduktor berukuran nano meter (nm). Biasanya ukuran QDs berkisar antara 3 hingga 25 nm. Bisa dibandingkan dengan jarak antar atom dalam sebuah susunan Kristal adalah 1 – 2 Amstrong (atau 0,1 – 0,2 nm). Ini artinya bahwa sebuah quantum dot (QD) hanya terdiri dari kurang lebih 1000 atom. Karena jumlahnya yang sudah bisa terbilang (countable) maka QDs kini dinobatkan sebagai material terkecil buatan manusia yang setara dengan satu atom (artificial atom). Material yang digunakan untuk membuat QDs adalah material semikonduktor, seperti GaN (Gallium Nitride), CdSe (Cadmium Selenide), CdTe, GaAs (Gallium Arsenide) dan lain-lainya. Karena bahan dasarnya adalah semikonduktor, maka QDs bisa diapplikasi untuk alat-alat optic yang berbasis semikonduktor seperti LED (light emitting diode), Laser diode, Solar Cell, dll. Kedua, karena ukurannya yang mendekati Amstrog, maka mudah untuk dilekatkan pada element-element biologi, seperti protein, DNA, atau sel. Dalam hal ini QDs digunakan sebagai label yang bisa memancarkan cahaya sebagai deteksi keberadaan element bio. Ketiga, karena ukurannya yang kecil dan mendekati sebuah atom, maka akan sangat berpotensi untuk bidang komunikasi dan transfer informasi. Cahaya saat ini sudah bisa menggantikan peran electron sebagai penghantar informasi.

quantum dots bulk