Sebatian atau bahan kimia yang dihasilkan atau digunakan pada skala kecil dikenali sebagai bahan nano. Frasa "bahan" merujuk kepada bilangan bahagian yang pada dasarnya tidak terhad yang bersama-sama memaparkan prestasi statistik purata. Fungsi bahan nano dipengaruhi oleh kesan antara muka tertentu dan mempamerkan sifat yang dipengaruhi oleh saiznya yang kecil dan bilangan elemen yang terhad.

Istilah "nanoteknologi" telah dipecahkan kepada dua kategori, iaitu pembuatan pada skala 1-100 nm, dan sifat bahan pada skala nano yang membolehkan eksploitasi mereka untuk aplikasi baru. Julat saiz yang paling diminati pada masa kini biasanya antara 100 nm dan tahap atom kerana dalam julat ini bahan-bahan menunjukkan ciri-ciri asas yang berbeza daripada rakan-rakan pukal mereka. Peningkatan kepentingan kawasan permukaan  dan kawasan antara muka adalah hujah utama untuk revolusi dalam prestasi ini. Di samping itu, nanoteknologi mewakili paradigma canggih di mana kaedah bawah ke atas ‘bottom-up’ adalah peraturan dan bukannya pengecualian apabila ia datang kepada idea-idea asas dan pemahaman alam semesta fizikal. Untuk memahami sistem inovatif ini, seseorang mesti berfikir dari segi atom dan bagaimana interaksi mereka menghasilkan bahan, struktur, peranti, dan sistem yang berguna.

Selain itu, nanoteknologi mempunyai sudut pandangan yang luas dalam bidang biologi, farmasi, fizik, dan sains bahan, di mana kesemuanya boleh digabungkan untuk memberi manfaat kepada penjagaan kesihatan. Walaupun nanoteknologi telah dikaji dalam penyelidikan penjagaan kesihatan sejak tiga dekad yang lalu, ia dilihat masih di peringkat awal kerana manfaat terapeutik yang diramalkan tidak diketahui sepenuhnya. Untuk mengatasi kesukaran yang jelas dan menterjemahkan kelebihan sistem zarah nano yang sepatutnya ditubuhkan kepada manfaat klinikal, kedua-dua sektor pendidikan dan perindustrian masyarakat melabur masa dan sumber dalam penciptaan nanoterapeutik. Walaupun masih di peringkat awal, nanoteknologi berkembang dengan pantas, memberikan pelbagai peluang kepada mereka yang mempunyai fikiran logik untuk menggunakan teknologi yang dipertingkatkan ini.

Dengan menawarkan analisis mendalam mengenai perkembangan terkini dalam bidang nanoteknologi, bab ini bertujuan untuk merapatkan jurang dalam pengetahuan sedia ada tentang bahan nano yang dihasilkan. Ia memberi penekanan kepada banyak definisi, klasifikasi, ciri asas, kaedah sintesis, dan aplikasi bahan nano.

 

Bahan Nano

Bahan nano ialah bahan yang mempunyai sekurang-kurangnya satu dimensi dalam skala nanometrik dengan julat saiz 1 hingga 100 nm. Bahan-bahan ini tidak dapat dilihat dengan mata kasar manusia. Dalam kes bahan nano ini, pendekatan berdasarkan sains bahan nanoteknologi dipertimbangkan. Bahan-bahan ini mempamerkan ciri optik, elektrik, mekanikal dan kuantum-mekanikal yang jelas pada saiz tersebut, berbeza dengan aktivitinya pada skala molekul. Bahan nano boleh menjadi bahan yang mempunyai objek nano atau struktur nano. Berbeza dengan bahan berstruktur nano di mana struktur dalaman atau permukaannya berada dalam julat nano, objek nano ialah ketulan bahan yang diskrit. Bahan nano dihasilkan secara sengaja, tidak sengaja atau secara semula jadi. Disebabkan oleh kemajuan saintifik, bahan nano dikilangkan dan digunakan sebagai komoditi pada masa kini.

Bahan nano digunakan dalam pelbagai industri, daripada penulenan udara dan pemeliharaan alam sekitar kepada penjagaan kesihatan dan kosmetik, berkat kapasitinya untuk dihasilkan dengan cara khusus untuk memenuhi fungsi tertentu. Sebagai contoh, zarah nano digunakan secara meluas dalam industri penjagaan kesihatan, dengan penghantaran ubat menjadi salah satu aplikasi utama. Salah satu contoh prosedur ini ialah pembangunan zarah nano untuk membantu pengangkutan ubat kemoterapi terus ke pertumbuhan kanser serta menghantar ubat ke bahagian arteri yang rosak untuk memerangi penyakit kardiovaskular. Satu lagi aplikasi untuk nanotiub karbon ialah penciptaan sensor bakteria dengan menggabungkan antibodi dengan nanotiub.

Karbon nanotiub boleh digunakan dalam aero angkasa untuk mengubah bentuk sayap kapal terbang. Bentuk komposit nanotiub digunakan untuk menghasilkan lenturan sebagai tindak balas kepada penggunaan voltan elektrik. Bahan nano, dalam kes ini wayar nano, juga digunakan dalam teknik pemeliharaan alam sekitar yang lain. Penggunaan wayar nano zink oksida dalam panel solar fleksibel dan untuk penulenan air tercemar adalah dua aplikasi yang sedang dikaji.

 

 

Rajah 1 Skala saiz bahan nano (European Chemicals Agency, 2016

 

Sifat bahan nano

Apabila bahan berskala nano diuraikan, perubahan ketara dalam sifatnya dapat dilihat. Kesan saiz kuantum membawa kepada perubahan dalam sifat elektronik bahan apabila ia bergerak dari tahap molekul ke tahap nano. Sifat mekanikal, haba dan pemangkin bahan boleh berubah apabila nisbah luas permukaan kepada isipadu meningkat pada skala nano. Pada saiz nano, banyak bahan penebat bertindak seperti konduktor. Perkara yang sama berlaku untuk dimensi skala nano, di mana kita boleh melihat pelbagai fenomena kuantum dan permukaan yang menarik.

Sifat fizikal dan kimia bahan nano adalah termasuk saiz, bentuk, komposisi kimia, struktur kristal, kestabilan, luas permukaan, tenaga permukaan dan sifat lain. Permukaan bahan nano menjadi reaktif antara satu sama lain dan dengan sistem lain apabila nisbah permukaan kepada isipadu meningkat. Kesan farmakologi bahan nano sangat dipengaruhi oleh saiznya. Bahan nano boleh mengubah struktur kristalnya apabila berinteraksi dengan air atau media penyebaran lain. Keadaan pengagregatan bahan nano bergantung pada saiz, komposisi dan cas permukaannya. Sifat magnetik, fizikokimia dan psikokinetik bahan ini dipengaruhi oleh salutan permukaan. Ikatan polar atau kovalen yang kuat atau daya van der Waals bertanggungjawab untuk interaksi zarah pada skala nano. Polielektrolit boleh digunakan untuk mengubah ciri permukaan bahan nano dan interaksinya dengan bahan dan persekitaran lain.

 

Rujukan

Elprocus. (2022). What are Nanomaterials – Classification and Its Properties. Retrieved from https://www.elprocus.com/nanomaterials-classifications-and-its-properties/

Gorai, D. S. (2019, August 9). Introduction to Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://agc.ac.in/resources/Introduction_to_Nanomaterials_and_Nanotechnology.pdf

Jayvadan K. Patel, A. P. (2021, June 24). Introduction to Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-50703-9_1

Rizwan, A. S. (2021). Chapter 3 - Types and classification of nanomaterials. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012823823300001X

Nanowerk. (2022). What are Nanomaterials? Retrieved from https://www.nanowerk.com/what-are-nanomaterials.php

Vladimir Pokropivny, R. L. (2007). Introduction to Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://www.researchgate.net/profile/Alex-Pokropivny/publication/299345334_Introduction_in_nanomaterials_and_nanotechnology/links/56f160e008ae1cb29a3d0c2d/Introduction-in-nanomaterials-and-nanotechnology.pdf

Zhang, L. (2019, June 27). Applications, Challenges, and Development of Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://jcsp.org.pk/PublishedVersion/f7845589-394c-478e-aae3-4346169943f4Manuscript%20no%203,%20Final%20Galley%20 Proof%20of%2012199%20(Ling%20Zhang).pdf

 

Oleh,

Nurintan binti Jamil, Pelajar Intern, Laboratori Sintesis dan Pencirian Bahan Nano (NSCL), ION2 &
Dr. Mohd Hafizuddin Ab Ghani, Pegawai Penyelidik, Laboratori Sintesis dan Pencirian Bahan Nano (NSCL), ION2

 

 

Tarikh Input: 30/08/2022 | Kemaskini: 23/09/2022 | roslina_ar