Pada masa kini, terdapat banyak aplikasi baru bagi nanosains dan nanoteknologi yang telah diperkembangkan dalam pelbagai bidang termasuk kimia, biologi, fizik dan sains bahan. Istilah ‘nano’ berasal daripada perkataan Greek yang membawa maksud kerdil. Secara umumnya, nanosains adalah kajian sifat dan struktur bahan dalam skala antara 1 hingga 100nm manakala nanoteknologi pula merupakan kemampuan untuk manipulasi dan mengawal bahan melalui pemisahan, agregasi dan deformasi atom atau molekul. Satu nanometer (nm) bersamaan diameter 60,000 kali lebih kecil daripada rambut manusia. Struktur bahan nano boleh dicirikan dalam satu dimensi (seperti wayar nano dan tiub nano), dua dimensi (seperti saput nipis dan kepingan nano), atau tiga dimensi (gabungan bahan nano sebagai polihablur) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1. Kemajuan dalam nanosains dan nanoteknologi ini menjadi penting dalam pelbagai aplikasi kerana dua sifat khas bahan nano. Pertama, nanopartikel mempunyai luas permukaan yang lebih besar berbanding dengan jumlah bahan yang sama dihasilkan dalam bentuk berskala lebar. Bahan nano mempunyai kereaktifan yang tinggi menyebabkan perubahan pada kekuatan dan sifat elektrik dalam bahan. Satu lagi sifat bahan nano ialah kehadiran pengurungan kuantum. Pengurungan ini merujuk kepada pembatasan pergerakan elektron ke tahap tenaga tertentu, menyebabkan jurang pita bahan semakin melebar. Oleh itu, ia mempengaruhi sifat elektrik dan magnet bahan.

Gambar 1: Pelbagai struktur bahan nano.

(Sumber: https://ninithi.wordpress.com/nanomaterials/)

Penggunaan produk seperti cat, bahan binaan, produk kosmetik, rawatan perubatan dan termasuklah sektor makanan menggunakan asas nanoteknologi dengan kaedah yang tersendiri. Dalam bidang perubatan misalnya, nanoteknologi telah diaplikasikan untuk pengangkutan ubat, haba, cahaya dan bahan kimia ke sel-sel tertentu seperti sel kanser. Zarah-zarah ini diolah untuk tujuan menarik dan memerangkap sel terinfeksi dan membolehkan sel-sel lain menjalankan rawatan secara terus. Kaedah ini membantu meningkatkan keselamatan sel normal di dalam badan serta pada masa yang sama membenarkan rawatan diagnosis berlaku dengan cepat. Selain itu, nanoteknologi dapat digunakan untuk meningkatkan jumlah tenaga output penjana kuasa angin. Bilah kincir angin direka khas daripada bahan epoksi yang merangkumi tiub nano karbon. Tiub nano karbon digunakan dalam polimer dan beton sebagai gentian komposit untuk meningkatkan sifat termal, mekanikal dan elektrik produk pukal. Hasilnya, ia meningkatkan kecekapan bilah kincir angin dengan menjadikan bilah kincir angin tersebut lebih tahan lama dan ringan. Nanoteknologi juga berguna dalam pengkomputeran. Komputer akan dapat "boot" lebih pantas dengan menggunakan memori akses rawak magnetik (magnetic random access memory, MRAM) kerana mempunyai persimpangan terowong berskala nanometer yang dapat menyimpan data dengan cepat dan berkesan semasa sistem ditutup.

Sementara itu, kajian daripada Dowling dan Fehrin et al. mengatakan zarah-zarah yang berjaya dipisahkan dalam bentuk cebisan kecil seperti titanium dioksida atau karbon hitam adalah lebih bahaya berbanding zarah yang besar diperbuat dari bahan yang sama. Kewujudan peralihan logam pada permukaan sebahagian jenis zarah berkemungkinan menyebabkan radikal bebas akan bertindak balas dengan tisu badan. Merujuk kepada kajian pencemaran udara, para penyelidik telah mendapati bahawa bahan bukan toksik juga menyebabkan tindak balas toksik dalam sel dan organ apabila terdedah kepada lebihan saranan dos dalam nisbah skala nanometer bahan tersebut. 

Kesimpulannya, kewujudan nanosains dan nanoteknologi telah menyumbang kepada perubahan cara hidup yang berkualiti dalam kehidupan manusia. Kecanggihan teknologi ini mempunyai kedua-dua kesan positif dan negatif terhadap persekitaran dan kesihatan manusia. Oleh itu, kaedah yang bertepatan perlulah diperkenalkan untuk mengawal toksik bahan nano ini terhadap persekitaran dan kesihatan manusia.

Rujukan:

1. Bayda, S., Adeel, M., Tuccinardi, T., Cordani, M., & Rizzolio, F. (2019). The History of Nanoscience and Nanotechnology: From Chemical–Physical Applications to Nanomedicine. Molecules, 25(1), 112. doi:10.3390/molecules25010112.
2. Dowling, A. & Clift, Roland & Grobert, Nicole & Hutton, D. & Oliver, Raymond & O'Neill, Onora & Seaton, A.. (2004). Nanotechnologies: nanoscience and opportunities and uncertainties. London: R. Soc. R. Acad. Eng. Rep.. 61.
3. Niranjani Chaurasia, "Nanotechnology and Nanomaterials in Everyday Life", International Journal of Science and Research (IJSR), https://www.ijsr.net/search_index_results_paperid.php?id=17041703, Volume 6 Issue 4, April 2017, 1560 – 1562.
4. Marsh, Allison, "What is Nanotechnology?" (2012). Section 5: Imaging at the Nano Scale. 8. https://scholarcommons.sc.edu/imm_section5/8.

Oleh:

Siti Najihah Darahim, Pelajar Intern &
Dr. Ismayadi Ismail, Pegawai Penyelidik, Laboratori Sintesis dan Pencirian Bahan Nano (NSCL), ION2

Tarikh Input: 24/02/2022 | Kemaskini: 24/02/2022 | roslina_ar