makalah fismod
Post on 26-Dec-2015
70 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MAKALAH : FISIKA MODERN
NANO PARTIKEL
DAN
NANOTOMOGRAFI
DISUSUN OLEH
NAMA : SRIRAHAYU
NIM : 1303408024
FAKULTAS SAINS
UNIVERSITAS COKROAMINOTO POLOPO
TAHUN AJARAN
2013_2014
1 | Fisika Modern
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan
rahmat– Nya, kami dari kelompok empat dapat menyelesaikan makalah yang berjudul
“Nanopartikel dan Nanotomografi”. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas Mata
Kuliah Fisika Modern di Universitas Cokroaminoto Palopo Tahun 2014.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Dosen Universitas Cokroaminoto atas
bimbingan yang diberikan, orangtua dan teman-teman serta semua pihak yang berperan
selama pembuatan makalah ini.
Kami menyadari masih banyak kekurangan yang terjadi dalam penulisan
makalah ini. Oleh karena itu, kami meminta maaf atas kekurangan tersebut. Besar
harapan kami agar pembaca bisa memberikan saran dan kritik yang membangun agar
menjadi cerminan dan sebagai bahan referensi kami dalam penulisan makalah yang lebih
baik lagi. Akhirnya, kami berharap agar makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Palopo, 30 juli 2014
2 | Fisika Modern
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.......................................................................................1
KATA PENGANTAR....................................................................................2
DAFTAR ISI...................................................................................................3
BAB I PENDAHULUAN...............................................................................4
I.1 LATAR BELAKANG.................................................................................5
I.2 RUMUSAN MASALAH............................................................................5
I.3 TUJUAN MASALAH.................................................................................6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................6
II.1 NANOPARTIKEL.....................................................................................6
II.1.1 Pengertian.....................................................................................6
II.1.2 Pembuatan Nanopartikel..............................................................6
II.1.3 Pembagian nano............................................................................. 7
II.1.4 Karakterisasi..................................................................................10
II.1.5 Temperatur lebur nanomaterial..................................................14
II.1.6 Lebar celah pita energi nanomaterial..........................................14
II.1.7 Aplikasi nanomaterial...................................................................15
II.1.8 Kelebihan........................................................................................15
II.1.9 Kekurangan....................................................................................16
II.2 NANOTOMOGRAFI................................................................................16
II.2.1 Pengertian......................................................................................16
II.2.1 Aplikasi Tomografi........................................................................16
BAB III PENUTUP.........................................................................................19
III.1 KESIMPULAN.........................................................................................19
III.2 SARAN.....................................................................................................19
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................20
3 | Fisika Modern
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG
Nanoteknologi merupakan ilmu yang mempelajari partikel dalam rentang
ukuran 1-1000 nm (Buzea, et al., 2007). Nanoteknologi mulai memungkinkan
para ilmuwan, ahli kimia, dan dokter untuk bekerja di tingkat molekuler dan sel
untuk menghasilkan kemajuan penting di bidang ilmu pengetahuan dan kesehatan.
Penggunaan bahan nanopartikel menawarkan keuntungan besar karena ukuran
mereka yang unik dan sifat fisikokimia. Penelitian nanopartikel sedang
berkembang pesat karena dapat diaplikasikan secara luas seperti dalam bidang
lingkungan, elektronik, optis dan biomedis (Jain, et al., 2006; Stern dan McNeil,
2008).
Nanopartikel adalah partikel yang memiliki satu dimensi yaitu kurang dari
100 nanometer. Bahan konvensional yang terbuat nanopartikel bisa di ubah
kebanyak bentuk. Hal ini disebabkan karena nanopartikel memiliki luas
permukaan per satuan berat lebih besar daripada lebar partikelnya, hal ini
menyebabkan mereka lebih reaktif terhadap beberapa molekul lain. Nanopartikel
digunakan, dievaluasi, di berbagai bidang.
Saat ini alat ukur struktur nano telah banyak digunakan, seperti untuk
melihat permukaan material yang berukuran nano. Alat ukur yang digunakan
untuk melihat struktur nano yaitu STM, SEM, TEM dan lain lain. Namun pada
alat ukur struktur nano ini memiliki kekurangan yaitu hanya dapat melihat
struktur permukaan secara 3 dimensi saja. Selain alat ukur untuk struktur nano ada
juga alat ukur yang dapat melihat objek di dalam material. Alat tersebut adalah
tomografi.
4 | Fisika Modern
I.2 RUMUSAN MASALAH
a) Jelaskan defenisi Nanopartikel dan metode pembuatan Nanopartikel?b) Jelaskan defenisi dan kegunaan Tomografi?
I.3 TUJUAN PENULISAN
a) Untuk mengetahui defenisi dan metode pembuatan nanopartikelb) Untuk mengetahui defenisi dan kegunaan Tomografi
5 | Fisika Modern
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 NANOPARTIKEL
II.1.1 Pengertian
Nanosains adalah salah satu penelitian yang paling penting dalam ilmu
pengetahuan modern.Nanopartikel dapat terdiri dari bahan konstituen tunggal atau
menjadi gabungan dari beberapa bahan. Nanopartikel di alam sering ditemukan
dengan bahan aglomerasi dengan berbagai komposisi, sedangkan komposisi
bahan murni tunggal dapat dengan mudah disintesis dengan berbagai metode.
Berdasarkan sifat kimia dan elektromagnetik, nanopartikel dapat tersebar seperti
aerosol, suspensi/koloid, atau dalam keadaan menggumpal. Sebagai contoh,
nanopartikel magnetik cenderung mengelompok, membentuk sebuah aglomerat,
kecuali permukaan mereka dilapisi dengan bahan non-magnetik, dan dalam
keadaan menggumpal, nanopartikel dapat berperilaku sebagai partikel yang lebih
besar, tergantung pada ukuran aglomerat tersebut (Buzea, et al., 2007).
II.1.2 Pembuatan Nanopartikel
Sediaan nano partikel dapat dibuat dengan berbagai metode, hingga saat
ini ada beberapa pembuatan metode nanopartikel yang sering digunakan yaitu
presitipasi, penggilingan ( milling methods ), salting out, fluida superkritis,
polimerisasi monomer, polimer hidrofilik, dan dispersi pembentukan polimer,
( soppimath. et al., 2012 ; Mansouri et al., 2011)
1). Metode emulsifikasi
Metode emulsifikasi menggunakan prinsip difusi antara pelarut larut air
seperti aseton atau metanol dengan pelarut organik tidak larut air seperti
kloroform dengan penambahan polimer. Difusi yang terjadi antara dua pelarut
tersebut mengakibatkan emulsifikasi pada daerah di antara dua fase pelarut.
Partikel yang berada di antara dua fase pelarut tersebut berukuran lebih kecil dari
pada kedua fase pelarut itu sendiri (Soppimath, et al., 2001).
6 | Fisika Modern
2). Metode presipitasi
Sebuah proses dimana bahan dilarutkan ke dalam pelarut yang cocok, lalu
dimasukkan ke dalam pelarut lain yang bukan pelarutnya dipengaruhi pH, suhu
atau perubahan pelarut kemudian segera menghasilkan presipitasi zat aktif dengan
partikel yang lebih kecil (Haskel, 2009). Metode ini menggunakan agen penahan
tegangan permukaan yang cukup besar untuk menahan agregasi. Kelemahan
metode ini adalah nanopartikel yang terbentuk harus distabilisasi untuk mencegah
timbulnya kristal berukuran mikro dan zat aktif yang hendak dibuat
nanopartikelnya harus larut setidaknya dalam salah satu jenis pelarut, sementara
diketahui bahwa banyak zat aktif memiliki kelarutan rendah baik di air maupun
pelarut organik (Junghanns dan Müller, 2008).
3). Metode milling
Penggilingan merupakan teknik standar yang telah digunakan dalam
beragam bidang aplikasi industri untuk mengurangi ukuran partikel. Besarnya
pengurangan ukuran diatur oleh jumlah energi penggilingan, yang ditentukan oleh
kekerasan intrinsik obat, media grinding, dan penggilingan. Pengurangan ukuran
partikel lewat penggilingan dapat dijelaskan oleh tiga mekanisme kunci yang
saling mempengaruhi yakni gesekan antara dua permukaan karena tekanan yang
dihasilkan melampaui kekuatan inheren partikel sehingga mengakibatkan
frakturasi (patahan atau retakan), gaya gesek yang dihasilkan (shear force)
mengakibatkan pecahnya partikel menjadi beberapa bagian, dan deagregasi terkait
kolisi (tabrakan) antar agregat pada laju diferensial yang tinggi (Vijaykumar, et
al., 2010).
4). Metode fluida superkritis
Metode fluida superkritis menggunakan senyawa yang memiliki suhu dan
tekanan di atas titik kritis. Senyawa yang termasuk dalam golongan ini antara lain
karbon dioksida, air, dan gas metan. Senyawa ini digunakan sebagai pengganti
pelarut organik yang berbahaya bagi lingkungan (Soppimath, et al., 2001).
7 | Fisika Modern
5). Metode polimerisasi monomer
Metode polimerisasi monomer menggunakan senyawa
polialkilsianoakrilat (PACA). Metil atau etil sianoakrilat dimasukkan dalam
media asam dengan penambahan surfaktan. Monomer sianoakrilat ditambahkan
dalam campuran yang sedang diaduk dengan magnetic stirrer. Senyawa obat
ditambahkan baik sebelum penambahan monomer maupun setelah reaksi
polimerisasi. Suspensi nanopartikel yang terbentuk dimurnikan dengan
ultrasentrifugasi (Soppimath, et al., 2001).
6). Metode polimer hidrofilik
Metode polimer hidrofilik tidak memerlukan surfaktan seperti metode
polimerisasi monomer. Polimer yang digunakan dalam metode ini merupakan
polimer larut air seperti kitosan larut air, natrium alginat dan gelatin. Nanopartikel
umumnya terbentuk secara spontan ataupun dengan penambahan pengemulsi
(Soppimath, et al., 2001).
7). Disolusi
Proses melarutnya suatu obat disebut disolusi. Uji disolusi yaitu uji
pelarutan in vitro yaitu mengukur laju dan jumlah pelarutan obat dalam suatu
media “aqueous” dengan adanya satu atau lebih bahan tambahan yang terkandung
dalam produk obat. Pelarutan obat merupakan bagian penting sebelum kondisi
sitemik (Shargel dan Yu, 1988).
Disolusi juga didefinisikan sebagai proses suatu zat padat masuk ke dalam
pelarut yang menghasilkan suatu larutan. Disolusi merupakan salah satu kontrol
kualitas yang dapat digunakan untuk memprediksi bioavailabilitas, dan dalam
beberapa kasus dapat sebagai pengganti uji klinik untuk menilai bioekivalen
(bioequivalence). Hubungan kecepatan disolusi in vitro dan bioavailabilitasnya
dirumuskan dalam bentuk IVIVC (in vitro – in vivo corelation). Kinetika uji
disolusi in vitro memberi informasi yang sangat penting untuk meramalkan
availabilitas obat dan efek terapeutiknya secara in vivo.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses disolusi dibagi atas 3 kategori
yaitu:
1). Faktor-faktor yang berhubungan dengan sifat fisikokimia obat, meliputi:
8 | Fisika Modern
a. Efek kelarutan obat
Kelarutan obat dalam air merupakan faktor utama dalam menentukan
laju disolusi. Kelarutan yang besar menghasilkan laju disolusi yang cepat.
b. Efek ukuran partikel
Ukuran partikel berkurang, dapat memperbesar luas permukaan obat
yang berhubungan dengan medium sehingga laju disolusi meningkat.
2). Faktor-faktor yang berhubungan dengan sediaan obat, meliputi :
a. Efek formulasi
Laju disolusi suatu bahan obat dapat dipengaruhi bila dicampur
dengan bahan tambahan. Bahan pengisi, pengikat dan penghancur yang
bersifat hidrofil dapat memberikan sifat hidrofil pada bahan obat yang
hidrofob, oleh karena itu disolusi bertambah, sedangkan bahan tambahan
yang hidrofob dapat mengurangi laju disolusi.
b. Efek faktor pembuatan sediaan
Metode granulasi dapat mempercepat laju disolusi obat-obat yang
kurang larut. Penggunaan bahan pengisi bersifat hidrofil seperti laktosa dapat
menambah hidrofilisitas bahan aktif dan menambah laju disolusi.
3). Faktor-faktor yang berhubungan dengan faktor disolusi, meliputi :
a. Tegangan permukaan medium disolusi
Tegangan permukaan mempunyai pengaruh terhadap laju disolusi bahan
obat. Surfaktan dapat menurunkan sudut kontak, oleh karena itu dapat
meningkatkan proses penetrasi medium disolusi ke matriks. Formulasi tablet
dan kapsul konvensional juga menunjukkan penambahan laju disolusi obat-
obat yang sukar larut dengan penambahan surfaktan ke dalam medium
disolusi.
b. Viskositas medium
Semakin tinggi viskositas medium, semakin kecil laju disolusi bahan obat
c. pH medium disolusi
Larutan asam cenderung memecah tablet sedikit lebih cepat
dibandingkan dengan air, oleh karena itu mempercepat laju disolusi (Gennaro,
1990). Obat-obat asam lemah disolusinya kecil dalam medium asam, karena
9 | Fisika Modern
bersifat nonionik, tetapi disolusinya besar pada medium basa karena terionisasi
dan pembentukan garam yang larut (Martin, et al., 1993; Sulaiman, 2007).
II.1.3 Pembagian nano
a. Nol dimensi : Nanopartikel (oksida logam, semikonduktor, fullerenes)
b. Satu dimensi : Nanotubes, nanorods, nanowires
c.Dua dimensi : Thin films (multilayer, monolayer, self-assembled,
mesoporous)
d. Tiga dimensi : Nanokomposit, nanograined, mikroporous, mesoporous,
interkalasi, organik dan anorganik hybrids.
II.1.4 Karakterisasi
Terdapat beberapa macam alat untuk mengkarakterisasi material yang
berukuran nanometer. Mikroskop cahaya tidak dapat digunakan untuk
mengkarakterisasi material yang berukuran nanometer. Hal ini dikarenakan
panjang gelombang cahaya tampak yang digunakan pada mikroskop cahaya
memiliki panjang gelombang yang lebih besar daripada dimensi sistem yang
diamati. Seperti yang diketahui bahwa panjang gelombang cahaya tampak sekitar
400-700 nm. Oleh karena itu, mikroskop cahaya tidak bisa mengamati sistem
yang berukuran nanometer (Lia.et.al, 2010).
1. SEM
Mikroskop elektron merupakan alat yang menggunakan sinar elektron
berenergi tinggi untuk menguji objek yang berukuran sangat kecil. Pengujian ini
dapat memperoleh informasi mengenai topografi, morfologi, komposisi dan
kristalografi. SEM adalah salah satu tipe mikroskop elektron yang mampu
menghasilkan resolusi tinggi dari gambaran suatu permukaan sampel.
2. XRD
Difraksi Sinar X merupakan teknik yang digunakan dalam karakteristik
material untuk mendapatkan informasi tentang ukuran atom dari material kristal
maupun nonkristal. Difraksi tergantung pada struktur kristal dan panjang
gelombangnya. Metode difraksi sinar X digunakan untuk mengetahui struktur dari
lapisan tipis yang terbentuk.
10 | Fisika Modern
3. STM
Scanning Tunneling Mikroscopies (STM) merupakan mikroskop non-optik
yang dapat digunakan untuk mengamati struktur permukaan suatu material. STM
adalah mikroskop non-optik yang membaca probe listrik pada permukaan yang
kemudian dicitrakan untuk mendeteksi arus listrik antara tip dan permukaan atom
yang dipelajari. STM memungkinkan untuk memvisualisasikan densitas elektron
dan mengetahui posisi masing-masing atom dan jari-jari permukaan kisi. STM
menghasikan bentuk tiga dimensi dari permukaan yang berguna untuk
mengkarakterisasi kekasaran permukaan dan mengetahui ukuran dan komposisi
molekul yang menyusun permukaan atom.
4. XRF
XRF adalah alat yang digunakan untuk menganalisis kandungan unsur
dalam bahan yang menggunakan metode spektrometri. XRF merupakan
pemancaran sinar X dari atom tereksitasi yang dihasilkan oleh tumbukan elektron
berenergi tinggi, partikel-partikel lain, atau suatu berkas utama dari sinar X lain.
Analisis menggunakan XRF dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan
sinar-X karakteristik yang terjadi dari peristiwa efekfotolistrik.
5. TEM
Sama seperti SEM, TEM juga digunakan untuk mengkarakterisasi suatu
material, biasanya untuk material berukuran nanometer. Namun TEM memiliki
resolusi yang lebih tinggi daripada SEM. Malah, High Resolutin TEM (HR-TEM)
dapat menentukan lokasi atom-atom dalam material. Cara kerjanya pun sangat
mirip dengan prinsip Rontgen dalam kedokteran.
6. AFM
AFM merupakan alat pengkarakterisasi material dengan menggunakan
gaya atom antar tip dan substrat. AFM adalah salah satu alat terpenting untuk
pencitraan, mengukur, dan memanipulasi materi pada skala nano.
Beberapa efek penting yang dimiliki benda jika ukurannya diperkecil menuju
skala nano:
1. Efek permukaan
11 | Fisika Modern
Semakin kecil ukuran benda maka permukaan atom penyusun benda
tersebut yang terekspos dipermukaan benda akan memiliki fraksi yang semakin
besar. Nanomaterial memiliki surface area yang besar daripada material
awalnya. Hal ini dapat meningkatkan reaktifitas kimia dan meningkatkan
kekuatan sifat elektronik.
2. Efek ukuran
Hal ini diakibatkan karena ukuran dari nanomaterial menjadi komparabel
dengan banyak parameter fisis seperti ukuran gelombang kuantum, mean free
path, ukuran koherensi, dan domain dimensi yang kesemuanya menentukan
sifat – sifat dari material.
3. Efek kuantum
Berdasarkan teori Kubo mengenai energi gap elektron yang dirumuskan
sebagai:
ΔE=A/d^E
dimana ΔE adalah energi gap, d sebagai diameter partikel, dan A adalah
konstanta material Ketika perbedaan energi (delta E) lebih besar dari nilai k.T
(maksimal internal energi dari sistem), maka akan banyak sifat yang ada pada
bulk material yang hilang dan digantikan dengan sifat yang unik.
Pita energi yang kontinyu tergantikan oleh energi level yang terpisah jika
ukuran partikel mendekati radius Bohr dari elektron dalam padatan hal ini dikenal
dengan efek kuantum. Untuk nanomaterial, energi bandgap sangat sensitif
terhadap morfologinya (ukuran, bentuk, defek) dan dari distribusi komposisinya.
Kombinasi dari efek – efek tersebut menimbulkan munculnya sifat fisis yang
berbeda dari sifat yang dimiliki oleh bulk materialnya. Fenomena unik yang dapat
diamati pada sifat-sifat magnetik, mekanik, listrik, termal, optik, kimia dan
biologi yaitu : (
1. Sifat elektrik
Nanomaterial dapat mempunyai energi lebih besar dari pada material
ukuran biasa karena memiliki surface area yang besar. Hal ini berkaitan dengan
12 | Fisika Modern
resistivitas elektrik yang mengalami kenaikan dengan berkurangnya ukuran
partikel. Contohnya : material yang bersifat isolator dapat bersifat konduktor
ketika berskala nano, sedangkan contoh aplikasinya: Baterai logam nikel
hibrida terbuat dari nanokristalin nikel dan logam hibrida yang membutuhkan
sedikit recharging dan memiliki masa hidup yang lama. Efisiensi efek
termoelektrik akan meningkat pada bahan beskala nano. Partikel
logam/semikonduktor berukuran nano memiliki warna emisi berbeda
dibandingkan partikel tersebut dengan ukuran skala mikro.
2. Sifat magnetik
Tingkat kemagnetan akan meningkat dengan penurunan ukuran butiran
partikel dan kenaikan spesifik surface area persatuan volume partikel
sehingga nanomaterial memiliki sifat yang bagus dalam peningkatan sifat
magnet (ketika ukuran butir bahan magnetik diperkecil hingga skala nano,
bahan feromagnetik berubah menjadi bahan superparamagnetik). Contohnya:
Magnet nanokristalin yttrium-samarium-cobalt memiliki sifat magnet yang
luar biasa dengan luas permukaan yang besar.
3. Sifat mekanik
Lebih besar bila dibandingkan dengan material dengan ukuran biasa (salah
satu sifat mekanik bahan adalah kekuatan luluh yaitu batas maksimum
kekuatan suatu bahan sebelum mengalami deformasi plastis (berubah bentuk).
Jika ukuran butir suatu logam atau keramik lebih kecil dari ukuran butir kritis
(<100 nm) , sifat mekanik bahan berubah dari keras menjadi lunak.Contoh
aplikasinya :Apabila material nano digunakan pada cat, akan berefek antigores,
antiluntur, dan memantulkan panas. Cat berpartikel nano akan membuat rumah
atau kendaraan tetap sejuk meski terpapar sinar matahari.
4. Sifat optik
Sistem nanomaterial memiliki sifat optik yang menarik, yang mana
berbeda dengan sifat kristal konvensional. Kunci penyumbang faktor
masuknya quantum tertutup dari pembawa elektrikal pada nanopartikel, energi
yang efisien dan memungkinkan terjadinya pertukaran karena jaraknya dalam
sekala nano serta memiliki sistem dengan interface yang tinggi. Dengan
13 | Fisika Modern
perkembangan teknologi dan material mendukung perkembangan sifat
nanofotonik. Dengan sifat optik linier dan nonlinier material nano dapat dibuat
dengan mengontrol dimensi kristal dan surface kimia, teknologi pembuatan
menjadi faktor kunci untuk mengaplikasikan. Contoh: Electrochromik untuk
liquid crystal display (LCD)
5. Sifat kimia
Merupakan faktor yang penting untuk aplikasi kimia nanomaterial yaitu
penumbahan surface area yang mana akan mngningkatkan aktivitas kimia dari
material tersebut. Contoh aplikasi : Teknologi fuel cell dimana dalam fuel cell
digunuakan logam Pt dan Pt-Ru
6. Sifat katalisis
Nanomaterial cenderung memiliki aktivitas katalisis yang lebih baik. Hal
ini disebabkan luas permukaan yang bertambah dan atom diujung – ujung
permukaan semakin banyak mengakibatkan bertambahnya reaktivitas dari
bahan. Dibawah ini dicontohkan data aktivitas dari logam emas untuk
mengkatalis oksidasi CO dengan semakin mengecilnya ukuran partikel.
II.1.5 Temperatur lebur nanomaterial
Temperatur lebur suatu material sangat bergantung pada ukuran
partikelnya. Semakin kecil ukuran suatu partikel makin kecil temperatur leburnya
(Schaefer, 2010). Emas pada ukuran besar (bulk) memiliki temperatur lebur
1.064oC, sementara jika ukurannya 2 nm temperatur leburnya turun menjadi
200oC. Dengan temperatur lebur pada ukuran bulk, α adalah konstanta yang
bergantung pada jenis material, ρ adalah densitas material, R adalah jari-jari
partikel dan H adalah kalor laten fusi material.
II.1.6 Lebar celah pita energi nanomaterial
Lebar celah pita energi suatu material dipengaruhi ukuran partikelnya
(Schaefer, 2010). Jika lebar celah pita energi suatu material telah diperoleh, maka
ukuran partikel dapat ditentukan. Hubungan antara jari-jari partikel Rdan lebar
celah pita energi ΔE dapat dirumuskan sebagai:
Dimana: Eg adalah energi transisi hasil pengukuran nanopartikel, Egbulk adalah
energi transisi material dalam ukuran bulk, h adalah konstanta Plank, e adalah
14 | Fisika Modern
muatan elektron, mo adalah massa diam elektron, me adalah massa efektif
elektron, mh adalah massa hole, ε dan εo masing-masing adalah konstanta
dielektrik material dan permitivitasnya pada ruang hampa (Horasdia).
II.1.7 Aplikasi nanomaterial
Beberapa contoh aplikasi nanomaterial adalah sebagai berikut: (Ade, 2011)
1. Kesehatan
a. Contrast agent untuk pencitraan sel dan terapi untuk mengobati kanker
b. Nanoteknologi-on-a-chip
c. Drug delivery vehicles
d. Kosmetik yang dapat melindungi diri dari bahaya sinar ultraviolet .
2. Lingkungan Hidup
Nanofiltration terutama digunakan untuk menghilangkan ion atau
pemisahan fluida yang berbeda.
3. Elektronika
Salah satu aplikasi dalam elektronika adalah sebagai Memori Storage.
II.1.8 Kelebihan
a) Dengan ukuran partikel yang sangat kecil namun efisiensi yang jauh lebih
tinggi dibanding pada saat partikel berukuran normal.
b) Fenomena unik sifat-sifat mekanik, fisika, kimia, biologi, listrik, termal dan
elektrik pada skala nano membuka peluang aplikasi bahan dan teknologi nano
diberbagai bidang.
c) Dengan adanya fenomena unik diatas maka banyak inovasi baru misalnya :
mengubah polusi panas menjadi energi listrik, mobil berbahan baku nanas.
d) Penerapan material nano bukan hanya pada bidang teknik, melainkan juga
pada produk makanan, obat-obatan, dan kosmetik.
e) Produk yang dihasilkan jauh lebih berkualitas, yaitu tidak mudah aus, hemat
enrgi karena tahan panas, dan tidak memerlukan pendinginan, dengan
demikian , akan menghemat biaya oprasional dan pemeliharaan serta ramah
lingkungan.
15 | Fisika Modern
II.1.9 Kekurangan
a. Nanopartikel berbahaya bagi kesehatan karena Nanopartikel dapat meng
ganggu jalannya transportasi substansi vital masuk dan keluar sel, sehingga
mengakibatkan kerusakan fisiologis sel dan mengganggu fungsi sel normal.
b. Bioavailability, didefinisikan sebagai kemampuan bahan untuk menembus
membran/lapisan jaringan tubuh melalui berbagai cara paparan (kulit,
pernafasan, dan pencernaan).
c. Bioaccumulation, didefinisikan sebagai kemampuan partikel yang terabsorpsi
untuk terakumulasi didalam jaringan tubuh organisme dengan berbagai jalur
paparan.
d. Toxic Potential, efek dari toksisitas nanomaterial dimungkinkan melalui
berbagai sebab yaitu kemampuan oksidasi, inflamasi dari iritasi fisis,
pelepasan dari radikal yang terkandung dan dari pengotor (impurities) dari
pembuatan nanomaterial misalkan sisa katalis, pengotor bahan baku yang
kurang murni.
II.2 NANOTOMOGRAFI
II.2.1 Pengertian
Tomografi adalah proses untuk menghasilkan tomogram, gambar dua
dimensi dari irisan atau bagian melalaui objek tiga dimensi. Tomografi mencapai
hasil yang luar biasa hanya dengan menggerakkan sumber sinar-X dalam satu arah
di saat film sinar-X bergerak dalam arah yang berlawanan selama paparan untuk
mempertajam struktur pada bidang fokus, sementara struktur dalam bidang
lainnya tampak kabur. Tomogram adalah gambar, tomograf adalah alat, dan
tomografi adalah prosesnya.
Nanotomografi merupakan proses untuk mendapatkan ukuran nano
material dengan bantuan gelombang elektromagnetik yaitu sinar-X.
II.2.1 Aplikasi Tomografi
Dalam dunia medis, sistem tomografi telah banyak diaplikasikan seperti
MRI (Magnetic Resonance Imaging), X-ray CT (Computed Tomography),
SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography). Namun aplikasi
16 | Fisika Modern
tomografi umumnya untuk melihat objek didalam permukaan dengan ukuran yang
besar secara 3 dimensi. Dari beberapa aplikasi tomografi tersebut, kita akan
membahas lebih lanjut mengenai SPECT ( Single Photon Emission Computed
Tomography) .
Istilah Positron Emission Tomography (PET) Scan merupakan salah satu
jenis kedokteran nuklir, yang untuk pertama kali dikenalkan oleh Brownell dan
Sweet pada tahun 1953. Prototipenya telah dibuat pada sekitar tahun 1952,
sedangkan alatnya pertama kali dikembangkan di Massachusetts General Hospital,
Boston pada tahun 1970. Positron yang merupakan inti kinerja PET pertama kali
diperkenalkan oleh PAM Dirac pada akhir tahun 1920-an. PET adalah metode
visualisasi metabolisme tubuh menggunakan radioisotop pemancar positron. Oleh
karena itu, citra (image) yang diperoleh adalah citra yang menggambarkan fungsi
organ tubuh. Fungsi utama PET adalah mengetahui kejadian di tingkat sel yang
tidak didapatkan dengan alat pencitraan konvensional lainnya. Kelainan fungsi
atau metabolisme di dalam tubuh dapat diketahui dengan metode pencitraan
(imaging) ini. Hal ini berbeda dengan metode visualisasi tubuh yang lain seperti
foto rontgen, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI)
dan single photon emission computerized tomography (SPECT).
CT Scan dan MRI hanya mampu mendeteksi kanker terbatas pada aspek
anatomi tubuh. Misalnya, CT Scan dan MRI hanya mampu mendekteksi kanker di
payudara, kepala, hati, dan sejumlah titik tubuh lainnya. Sedangkan mekanisme
kerja organ tubuh yang disebut metabolisme tubuh tidak dapat dipantau oleh CT
Scan atau MRI. Sedangkan pada PET-Scan, aspek anatomi dan metabolik
sekaligus masuk radar deteksi alat canggih ini. Dimana pun atau kemana pun
kanker merambat PET-Scan dapat mendeteksinya. Bahkan kemampuan deteksi
alat ini mencakup semua aspek penting tentang kanker seperti jenis, tingkat
keganasan (stadium), lokasi, serta cara rambat penyakit mematikan ini.
PET dapat pula digunakan pula untuk menganalisa hasil penanganan kanker yang
telah dilakukan. Setelah penanganan kanker melalui operasi perlu dilakukan
pemeriksaan apakah masih ada sisa sisa kanker yang tersisa. Untuk keperluan ini,
PET merupakan metode yang paling tepat, karena pada kondisi ini keberadaan
17 | Fisika Modern
kanker sulit dilihat secara fisik. Yang diperlukan adalah melihat keberadaan
metabolisme sel kanker. Selain itu, PET dapat pula digunakan untuk melihat
kemajuan pengobatan kanker baik dengan chemotherapy maupun radiotherapy.
Kemajuan hasil pengobatan kanker dapat diketahui dari perubahan metabolisme di
samping perubahan secara fisik. Untuk keperluan ini, kombinasi PET dan CT
memberikan informasi yang sangat berharga untuk menentukan tingkat efektivitas
pengobatan yang telah dilakukan.
Prinsip dan cara kerja PET Scan
Sel-sel kanker memiliki tingkat metabolisme yang lebih tinggi dari sel-sel
lain. Salah satu karakteristik adalah bahwa sel-sel kanker memerlukan tingkat
yang lebih tinggi glukosa untuk energi. Ini adalah langkah-langkah proses
biologis PET. Positron emisi tomografi (PET) membangun sistem pencitraan
medis gambar 3D dengan mendeteksi gamma sinar radioaktif yang dikeluarkan
saat glukosa (bahan radioaktif) tertentu disuntikkan ke pasien. Setelah dicerna,
gula tersebut diolah diserap oleh jaringan dengan tingkat aktivitas yang lebih
tinggi / metabolisme (misalnya, tumor aktif) daripada bagian tubuh.
PET-scan dimulai dengan memberikan suntikan FDG (suatu radionuklida
glukosa-based) dari jarum suntik ke pasien. Sebagai FDG perjalanan melalui
tubuh pasien itu memancarkan radiasi gamma yang terdeteksi oleh kamera
gamma, dari mana aktivitas kimia dalam sel dan organ dapat dilihat. Setiap
aktivitas kimia abnormal mungkin merupakan tanda bahwa tumor yang hadir.
Sinar Gamma yang dihasilkan ketika sebuah positron dipancarkan dari bahan
radioaktif bertabrakan dengan elektron dalam jaringan. Tubrukan yang dihasilkan
menghasilkan sepasang foton sinar gamma yang berasal dari situs tabrakan di arah
yang berlawanan dan terdeteksi oleh detektor sinar gamma diatur di sekitar
pasien.
Detektor PET terdiri dari sebuah array dari ribuan kilau kristal dan ratusan
tabung photomultiplier (PMTS) diatur dalam pola melingkar di sekitar pasien.
Kilau kristal mengkonversi radiasi gamma ke dalam cahaya yang dideteksi dan
diperkuat oleh PMTS.
18 | Fisika Modern
BAB III
PENUTUP
III.1 KESIMPULAN
1) Nanosains adalah salah satu penelitian yang paling penting dalam ilmu
pengetahuan modern.Nanopartikel dapat terdiri dari bahan konstituen
tunggal atau menjadi gabungan dari beberapa bahan. Nanopartikel adalah
partikel yang memiliki satu dimensi yaitu kurang dari 100 nanometer
2) Sediaan nanopartikel dapat dibuat dengan berbagai metode, hingga saat ini
ada beberapa pembuatan metode nanopartikel yang sering digunakan yaitu
presitipasi, penggilingan (milling methods ), salting out, fluida superkritis,
polimerisasi monomer, polimer hidrofilik, dan dispersi pembentukan
polimer.
3) Nanotomografi merupakan proses untuk mendapatkan ukuran nano
material dengan bantuan gelombang elektromagnetik yaitu sinar-X.
4) Dalam dunia medis, sistem tomografi telah banyak diaplikasikan seperti
MRI (Magnetic Resonance Imaging), X-ray CT (Computed Tomography),
SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography).
III.2 SARAN
Dalam penulisan makalah ini, masih banyak kesalahan dan kekurangannya
maka dari itu penulis berharap kepada pembaca agar lebih teliti dalam membaca
serta dapat mengaplikasikan isi dari makalah ini.
19 | Fisika Modern
DAFTAR PUSTAKA
http://www.news-medical.net/news/20101008/41/Indonesian.aspx
Diakses tanggal 30 juni 2014
http://tendygennova.wordpress.com/agama-dan-agama/teknologi-nano-partikel/
Diakses tanggal 30 juni 2014
http://arindharenipramesti.blogspot.com/2011/05/makalah-nanomaterial.html
Diakses tanggal 30 juni 2014
http://material-sciences.blogspot.com/2010/03/sekilas-tentang-nanomaterial-
dan.html
Diakses tanggal 30 juni 2014
http://armansah.staff.unri.ac.id/2008/10/24/nano-technology-teknologi-nano/
Diakses tanggal 30 juni 2014
http://intisari-online.com/read/nanopartikel-bikin-vitamin-berbahaya
Diakses tanggal 30 juni 2014
http://lijinju.blogas.lt/definisi-positron-emission-tomography-pet-scan-15.html
Diakses tanggal 30 juni 2014
20 | Fisika Modern
top related