Peneliti Amerika Mempercepat Perkembangan Elektronika dan Teknologi Medis dengan Sains Nano

Para peneliti Amerika sedang berada di garis depan sains nano, memanfaatkan kontrol pada tingkat atom untuk mempercepat kemajuan di bidang elektronika, penyimpanan energi, katalisis, sensor, dan kedokteran. “Di Argonne, beberapa inovator terbaik dunia sedang mengubah sains nano menjadi penemuan generasi berikutnya, membawa ide-ide yang sebelumnya tampak mustahil ke ranah yang dapat diwujudkan.” kata Gary Wiederrecht, Direktur Pusat Material Nano dan Divisi Sains dan Teknologi Nano di Argonne.

Pada skala nano, sifat materi dapat berubah secara dramatis. Sains nano modern didasarkan pada konsep sederhana: ketika materi menjadi cukup kecil, perilakunya akan berbeda. Pada skala nano, sifat materi berubah secara dramatis karena efek kuantum dan gaya yang bekerja pada permukaan material (seperti gaya elektrostatik dan interaksi molekuler lainnya). “Sains nano menarik karena pada akhirnya berkaitan dengan perubahan luar biasa yang terjadi ketika materi menyusut dari dunia makroskopik ke skala nano, hampir semua hal mulai beroperasi dengan cara yang berbeda.” kata Wiederrecht.

Perubahan Luar Biasa dalam Sains Nano

Pada skala nano, sifat-sifat baru muncul—baik itu optik, listrik, maupun kimia—yang tidak ada pada skala yang lebih besar. Ilmuwan dan insinyur memanfaatkan perubahan ini untuk menciptakan teknologi dengan dampak yang sebelumnya tidak mungkin diwujudkan. Argonne memiliki keunggulan dalam penelitian material, ilmu foton, dan instrumen canggih dalam modernisasi sains nano. Selama beberapa dekade, para peneliti di sana telah mengembangkan alat-alat inovatif untuk mendefinisikan kembali bagaimana ilmuwan memvisualisasikan, memahami, dan merekayasa materi pada tingkat atom.

Advanced Photon Source (APS) di Argonne, yang selesai dibangun pada tahun 1995, kini telah menjadi sumber sinar-X sinkrotron paling terang di dunia. Proyek peningkatan menyeluruhnya, yang diharapkan selesai pada tahun 2026, akan meningkatkan kecerahan berkas sinar-X-nya sebanyak 500 kali, memungkinkan peneliti untuk mencitrakan struktur atom dengan lebih presisi dan melacak pembentukan cacat secara real-time ketika material mengalami tekanan lingkungan yang berbeda. Menurut siaran pers, Alat Nano Probe In-situ (ISN) di Argonne adalah alat baru yang kuat yang akan mendorong kemampuan pencitraan berkas sinar laboratorium ke ranah penelitian "in-situ", di mana peneliti dapat mengamati operasi, adaptasi, dan proses kegagalan material dalam kondisi nyata.

Peningkatan Signifikan pada Advanced Photon Source

Ini adalah langkah penting untuk terobosan dalam energi, mikroelektronika, sistem kuantum, dan manufaktur canggih. “APS sudah menjadi salah satu mesin utama dunia untuk memahami materi.” kata Sarah Wiegold, seorang fisikawan di Argonne. “ISN memperluas keunggulan ini dengan menambahkan dimensi yang sangat penting: kemampuan untuk menyelidiki perilaku nano dalam kondisi operasi nyata.” ISN terhubung dengan teknologi pelengkap APS, yang memeriksa material pada skala panjang, skala waktu, dan mode kontras yang berbeda. Kombinasi kemampuan ini menciptakan pemahaman yang lebih lengkap tentang material kompleks—dari asal usul perilaku pada skala atom dan nano hingga kinerja tingkat sistem.

Potensi Aplikasi Teknologi Nano

Perkembangan sains nano memiliki dampak yang mendalam pada bidang-bidang seperti elektronika dan teknologi medis, karena pada skala nano, sifat materi mengalami perubahan baru yang dapat memunculkan aplikasi teknologi yang sepenuhnya baru. Peningkatan pada Advanced Photon Source dan Nano Probe In-situ di Argonne akan memungkinkan peneliti untuk menyelidiki dan memahami perilaku material dengan lebih presisi, yang sangat penting untuk terobosan di bidang energi, mikroelektronika, dan manufaktur canggih. Kombinasi teknologi ini tidak hanya meningkatkan kedalaman penelitian material tetapi juga memberikan pandangan yang lebih luas untuk inovasi masa depan.