Self-assembly atau perakitan diri/alami/otomatis

Pada dasawarsa ini teknologi nanolitografi memainkan peranan penting dalam kemajuan peradaban, kebudayaan dan teknologi manusia. Perkataan fisikawan nyentrik dan legendaris setelah Newton, Richard P. Feynman, yang berbunyi ‘masih banyak ruangan di bawah sana’ seakan menyihir para ilmuwan dan insinyur untuk berlomba-lomba memanfaatkan karakteristik dan keuntungan dari memperkecil ukuran suatu aplikasi maupun material. Bahkan sekarang usaha tersebut telah sampai pada ‘more than Moore’. Suatu teori kritis karena kemampuan manusia untuk mengontrol dan memodifikasi suatu aplikasi atau material telah mendekati ukuran partikel terkecil suatu materi yaitu atom. Teknologi tercanggih 32 nanometer mungkin bulan ini atau bahkan bulan lalu telah berhasil dikomersialkan oleh pabrikan CPU terbesar dan tercanggih di dunia, intel.

Penelitian mutakhir membuktikan bahwa dengan mengontrol atau memodifikasi ukuran, bentuk dan struktur suatu material hingga sekecil beberapa nanometer mampu merubah karakteristik dan efek fisik, elektronik maupun kimiawi dari suatu material. Sebagai contoh suatu material yang kuat, lentur dan tahan banting bisa diperoleh dari bahan yang ringan dengan memodifikasinya hingga skala nanometer. Selain itu, penelitian tentang karbon nanotube dan materi graphin telah mendorong para ilmuwan untuk mewujudkan generasi baru alat-alat elektronik maupun suatu hasil produksi. Penelitian-penelitian ini membawa suatu harapan baru bagi perkembangan lanjut teknologi.

Salah satu teknologi nanometer yang menjadi andalan dan telah dimanfaatkan luas untuk produksi komersial berbagai alat elektronik terutama cpu dan memori adalah teknologi photo-litografi. Teknologi ini mengandalkan presisi dan keakuratan yang tinggi dalam produksi pola nanometer. Namun, teknologi photo-litografi yang merupakan salah satu wakil utama teknologi top-down ini memiliki beberapa kelemahan yaitu, mahalnya biaya produksi, perlunya alat canggih dan besar, dan daya output yang kecil terhadap waktu dan energi untuk menghasilkan pola dalam permukaan yang luas(low throughput). Salah satu teknologi yang menjadi kandidat utama untuk mengatasi kekurangan-kekurangan teknologi top-down adalah teknologi bottom-up. Teknologi bottom-up ini memanfaatkan proses-proses kimia, elektronik atau fisik yang terjadi secara alami maupun melalui perekayasaan di dalam laboratorium untuk menumbuhkan suatu material menjadi suatu pola nanometer dari material yang bersifat random atau terpisah-pisah secara materi. Secara mudahnya teknologi top-down ibarat pematung yang memahat suatu batu menjadi suatu patung sedangkan teknologi bottom-up ibarat pematung yang memanfaatkan suatu proses sedemikian rupa sehingga mampu menjadikan pasir atau tanah menjadi patung.

Di antara teknologi bottom-up, teknologi perakitan diri blok kopolimer mendapatkan perhatian yang luas beberapa tahun ini. Teknologi ini menjanjikan untuk mewujudkan pola ukuran beberapa nanometer yang mampu mengatasi semua kesulitan teknologi photo-litografi dewasa ini yaitu biaya produksi yang relatif murah, proses produksi yang sederhana dan daya output yang besar terhadap waktu dan energi dalam menghasilkan pola nanometer yang luas(high throughput). Penelitian terus berlanjut untuk mengatasi kelemahan teknologi ini dalam mengontrol presisi dan keakuratan pola nanometer.

Teknologi perakitan diri blok kopolimer memanfaatkan karakteristik blok kopolimer yang terdiri dari 2 jenis atau lebih polimer yang ketika dipanaskan hingga di atas atau antara suhu transisi gelasnya  ataupu di tempatkan dalam medium yang beratmosfer bahan pelarutnya maka akan menyebabkan terjadinya suatu fenomena pemisahan fase mikro. Berbeda dengan pemisahan pada level makro, pemisahan fase mikro tidak menyebabkan masing-masing polimer yang menyusun blok polimer itu terpisah menggerombol sendiri-sendiri satu sama lainnya yang terlihat kasat mata. Pemisahan fase mikro terjadi dalam skala nanometer sampai mikrometer. Pemisahan ini menyebabkan terbentuknya pola nanometer. Semua proses ini terjadi secara alami dengan memanfaatkan fenomena ataupun karakteristik material polimer tersebut. Hal inilah yang menjadi kunci murahnya teknologi perakitan alami ini.

Bentuk dan ukuran nanometer ini dapat dikendalikan dengan mengubah struktur fraksi penyusun blok kopolimernya maupun besar atau jumlah atom penyusun molekul blok kopolimernya. Pada diblok kopolimer yang terdiri dari 2 blok ada 3 pola nanometer utama yang dapat terbentuk yaitu sphere, cylinder, dan lamella. 3 pola itu terbentuk dipengaruhi oleh 2 variabel yaitu perbandingan salah satu fraksi dengan keseluruhan dengan berat keseluruhannya, dan hasil perkalian ketetapan kai (X) dengan ukuran polimernya.  Misalnya saat variabel yang pertama sekitar 0.15-0.2, 0.2-0.35, 0.35-0.65, 0.65-0.8, 0.8-0.85 maka pola yang terbentuk adalah sphere, cylinder, lamella, cylinder, sphere. Selain 3 pola di atas ada pola-pola lain yang relatif stabil yaitu pola gyroid dan CPS. Namun, 2 pola tersebut hanya terbentuk sampai batas nilai tertentu dari variabel yang kedua. Pola gyroid terbentuk di antara pola cylinder dan lamella. Pola CPS terbentuk di batas bawah pola sphere sebelum pola berubah menjadi tidak beraturan.(lanjut kapan2 hehe..)

Salah satu keunggulan teknologi perakitan diri blok kopolimer yaitu rendahnya ongkos produksi dan tidak membutuhkannya alat-alat super canggih nan besar menjanjikan harapan bagi masyarakat negara berkembang untuk ikut berperan serta memanfaatkan teknologi nanometer ini untuk memproduksi alat-alat dan barang elektronik maupun lainnya yang selama ini dikuasai negara maju. Peran serta ini paling tidak memberi harapan untuk memperbaiki ketimpangan distribusi pendapatan antar negara-negara dan yang penting untuk kesejahteraan umat manusia seluruhnya.

4 comments

  1. Betul sekali mas… Karena dlm self assembly pembentukan blok kopolimer kita serahkan pada molekul itu sendiri, campur tangan manusia saat itu hanya secara makro dan relatif mudah, seperti pemanasan, pencampuran dan pemberian tekanan dll.

    Btw, penelitian mas Huda di sini di sebelah mananya? Teknologi yang mengkondisikan terjadinya self assembly? Sy baca artikelnya kok amari denshi kougaku to kankei ga usui you na kiga shimasu ga….

    Thanks for the inspiration!! Sy jadi tertarik posting ttg self assembly juga di blog sendiri🙂

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s