mesin, nanopartikel emas
Nanopartikel emas berlapis polimer yang sedang mengembang.(Credit: Yi Ju/University of Cambridge NanoPhotonics)

Bhataramedia.com – Para peneliti telah mengembangkan mesin terkecil di dunia, dengan ukuran sepermiliar meter. Mesin ini menggunakan cahaya sebagai sumber tenaganya. Mesin nano yang dikembangkan oleh para peneliti di University of Cambridge tersebut, dapat membentuk dasar dari masa depan mesin nano yang dapat melakukan navigasi di dalam air, merasakan lingkungan sekitarnya, atau bahkan memasuki sel-sel hidup untuk melawan penyakit.

Perangkat prototipe ini terbuat dari partikel emas kecil bermuatan, yang diikat dengan polimer yang responsif terhadap suhu dalam bentuk gel. Ketika ‘mesin nano’ dipanaskan sampai suhu tertentu dengan laser, mesin ini menyimpan sejumlah besar energi elastis dalam sepersekian detik. Ketika pelapis polimer menghilangkan semua air dari gel dan hancur, hal ini memiliki efek untuk memaksa nanopartikel emas berikatan bersama-sama ke dalam kelompok yang ketat. Tetapi ketika perangkat didinginkan, polimer mengambil air dan mengembang, dan nanopartikel emas secara kuat dan cepat terpisah, seperti pegas. Hasil penelitian ini dilaporkan di jurnal PNAS.

“Ini seperti sebuah ledakan,” kata Dr. Tao Ding dari Cambridge Cavendish Laboratory, dan penulis pertama penelitian. “Kami memiliki ratusan bola emas yang terpisah dalam sepersejuta detik ketika molekul air mengembangkan polimer di sekitar mereka.”

“Kami mengetahui bahwa cahaya dapat memanaskan air untuk memberikan tenaga mesin uap,” kata rekan penulis studi, Dr. Ventsislav Valev, yang kini berbasis di University of Bath. “Tetapi sekarang kami dapat menggunakan cahaya untuk memberikan daya pada mesin skala nano.”

Mesin nano telah lama menjadi impian para ilmuwan, tetapi karena cara yang benar untuk membuatnya bergerak belum dikembangkan, mesin ini tetap dalam ranah fiksi ilmiah. Metode baru yang dikembangkan oleh para peneliti Cambridge ini sangat sederhana, namun dapat sangat cepat menghasilkan daya yang besar.

Kekuatan yang dihasilkan oleh perangkat kecil ini, beberapa kali lipat lebih besar dari perangkat lain yang diproduksi sebelumnya, dengan gaya per satuan berat hampir seratus kali lebih baik daripada penggerak lainnya. Menurut para peneliti, perangkat ini juga biokompatibel, hemat biaya untuk di produksi, cepat merespon dan hemat energi.

Profesor Jeremy Baumberg dari Cavendish Laboratory, yang memimpin penelitian, memberi nama perangkat tersebut ‘ANTs’, atau ‘actuating nano-transducers’. “Seperti semut, alat ini menghasilkan kekuatan yang besar dibandingkan beratnya. Tantangan yang kami hadapi sekarang adalah bagaimana mengontrol daya tersebut untuk aplikasi mesin nano,” kata Profesor Jeremy, seperti dilansir University of Cambridge (02/02/2016).

Penelitian ini menunjukkan bagaimana mengubah energi Van de Waals (daya tarik antara atom dan molekul), menjadi energi elastis dari polimer dan melepaskannya dengan sangat cepat. “Seluruh proses ini seperti pegas nano,” kata Baumberg. “Kami memanfaatkan daya tarik Van de Waals dari partikel logam berat untuk mengatur pegas (polimer) dan molekul air untuk membebaskan mereka, yang sangat reversibel dan dapat direproduksi kembali.”

Tim peneliti saat ini bekerja dengan Cambridge Enterprise, lembaga komersialisasi Universitas, dan beberapa perusahaan lainnya dengan tujuan mengkomersilkan teknologi ini untuk bio-aplikasi mikrofluida.

Penelitian ini didanai sebagai bagian dari UK Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) di Cambridge NanoPhotonics Centre, serta European Research Council (ERC).

Referensi Jurnal :

Tao Ding, Ventsislav K. Valev, Andrew R. Salmon, Chris J. Forman, Stoyan K. Smoukov, Oren A. Scherman, Daan Frenkel, and Jeremy J. Baumberg. Light-induced actuating nanotransducers. PNAS, May 2, 2016 DOI: 10.1073/pnas.1524209113.

loading...