Mengenal Nanopartikel

Secara Bahasa, nanopartikel terdiri dari dua kata yakni ‘nano’ dan ‘partikel’. Nano merupakan satuan untuk ukuran, nanometer, merujuk pada satuan pengukuran untuk panjang dalam SI (sistem internasional) dan partikel adalah sebuah objek. Maka nanopartikel bisa diartikan sebagai sebuah objek yang memiliki ukuran nanometer. 1 meter setara dengan 1.000.000.000 nanometer atau disingkat 10⁹ nm. Jadi seumpama kita memiliki sebuah tali dengan panjang 1 meter, untuk mendapatkan ukuran nanometer maka tali tersebut harus dipotong sama panjang sebanyak 1.000.000.000 kali. Nah terbanyang kan betapa kecilnya ukuran nanometer tersebut?

 

Gambar 1. Tangga Ukuran

 

Benda berukuran nanometer atau kemudian disebut nanopartikel, sangatlah kecil dan diperlukan mikroskop electron (Scanning Electron Microscope, SEM) untuk bisa melihatnya. Karena ukurannya yang sangat kecil, nanopartikel memiliki beberapa keunggulan dari pada benda berukuran lebih besar (bulk-particle). Salah satunya adalah luas permukaan (surface area). Luas permukaan adalah total dari luas sisi muka sebuah benda. Untuk lebih jelasnya mari kita lihat contoh berikut ini:

Seandainya kita memiliki sebuah kotak kubus dengan ukuran 1 cm disetiap sisinya, maka luas permukaannya adalah :

A         : 1 cm x 1 cm x 6 (jumlah permukaan dalam kubus)

                       : 6 cm²

Jadi untuk kubus dengan panjang sisi 1 cm kita mendapat luas permukaan 6 cm².

Kemudian mari kita bandingkan dengan nanometer (nm) yang mana 1 cm setara dengan 10.000.000 nm atau 10⁷ nm. Jadi jika kita memiliki sebuah kubus dengan sisi 1 cm dan kita potong-potong menjadi ukuran 1 nm, maka kita akan mendapat kubus sejumlah:

Karena kubus merupakan benda 3 dimensi, maka pembagiannya menggunakan rumus volum bangun dengan menyetarakan cm ke nm, yakni:

Volum kubus (1 cm) x jumlah benda =    volum kubus (1 nm) x jumlah benda (dalam nm)

10⁷ nm x 10⁷ nm x 10⁷ nm x 1          =          1 nm x 1nm x 1 nm x ‘Z’

10²¹ nm³ x 1                                      =          1 nm³ x ‘Z’

‘Z’                                                      =          10²¹ nm³ / 1 nm³

‘Z’                                                      =          10²¹ kubus

Jadi ketika kita memiliki sebuah kubus dengan ukuran sisi 1 cm dan kemudian kita potong menjadi berukuran nanometer akan didapatkan kubus sejumlah 10²¹ buah (angka yang fantastis!). Nah, setelah ini, mari kita coba ukur luas permukaannya yuk!

A’ (luas permukaan dlm nm)   = luas kubus (nm) x jumlah permukaan x jumlah kubus

                                                = 1 nm x 1 nm x 6 x 10²¹

                                                = 6 x 10²¹ nm²

Nah disini kita mendapat angka 6 x 10²¹ nm², yang belum terlihat istimewanya dimana, selain pangkatnya yang banyak. Untuk melihat keistimewaannya, mari kita rubah satuannya ke dalam cm dan dibandingkan dengan kubus diawal.

A’  =  6 x 10²¹ nm²  =  6 x 10²¹ nm²  x (10^-14 cm²/nm²)  

                                 =  6 x 10⁷ cm² = 1000 m²

Dibandingkan dengan luas permukaan kubus diawal yakni A = 6 cm², maka ketika kita memotong kubus tersebut menjadi berukuran nanometer dan menjumlahkan seluruh dari kubus tersebut akan didapatkan luas permukaan menjadi sekitar 10.000.000 kali lipat. Dapat kita lihat disini bahwa luas permukaannya bertambah sangat signifikan.

Lalu apa keutamaan dari luas permukaan yang berkali lipat ini? Permukaan dari suatu benda adalah bagian sensitive karena berhubungan langsung dengan lingkungan sekitarnya. Permukaan ini yang kemudian bisa dimanfaatkan untuk menempel dengan benda lain, mengikat, menangkap, atau menyatukan benda lain, ini dianggap sebagai permukaan yang aktif.

Mari kita ibaratkan permukaan yang aktif ini sebagai sebuah tangan. Ketika kita hanya mempunyai kubus yang berukuran 1 cm, maka hanya mempunyai tangan sebanyak 6 buah oleh karenanya, kemampuan tangan ini terbatas. Namun kemudian jika kemudian kita memiliki jumlah tangan yang berkali lipat, maka kemungkinan untuk menempel dan berikatan menjadi lebih besar. Seperti itulah ibarat keunggulan dari luas permukaan yang lebih lebar.

Selain itu, karena ukurannya yang sangat kecil, nanopartikel memiliki kemampuan untuk menempati ruang lebih besar daripada benda berukuran lebih besar. Semisalkan keranjang yang diisi dengan bola basket dan kelereng, maka isi keranjang dengan kelereng lebih padat daripada jika diisi bola basket.

Demikianlah pengenalan terhadap nanopartikel. Banyak manfaat dari nanopartikel ini dalam berbagai aplikasi. Ukuran benda kecil ini dalam Al-Qur’an disebut dengan ‘dzarrah’ (QS. Al-Zalzalah, ayat 7-8). Tetapi apakah nanopartikel itu seukuran dengan ‘dzarrah’? ataukah dzarrah lebih kecil lagi dari nano? Karena masih ada satuan yang lebih kecil dari nano yakni angstrom.