Bahagian B/C Karangan/Fahaman: Teknologi Nano

APA ITU TEKNOLOGI NANO
TEKNOLOGI NANO diiktiraf sebagai suatu penemuan paling maju pada abad ini. Penggunaan teknologi nano terbukti memberikan manfaat kepada manusia, khususnya dalam bidang perubatan, elektronik, kawalan alam sekitar dan bioteknologi. Teknologi nano juga membantu bagi pengenalpastian bahan pencemar melalui penggunaannya sebagai sensor elektronik dan sekali gus membangunkan teknologi pemulihan terhadap segmen alam sekitar.

Partikel nano boleh ditakrifkan sebagai partikel atau zarah pada skala nano, iaitu 10-9 m atau lebih dikenali sebagai nanometer (nm). Kebanyakan partikel nano adalah dalam lingkungan partikel yang bersaiz 1 hingga 100 nm. Perbandingan fizikal bahan bersaiz nano adalah seperti diameter rambut manusia, iaitu 70 000 nm, sel darah merah, iaitu pada lebar 5000 nm dan molekul organik ringkas pada julat 0.5 hingga 5 nm. Saiznya yang teramat kecil dan mempunyai jumlah luas permukaan yang besar adalah suatu ciri yang unik. Ini menjadikan partikel nano mempunyai ciri-ciri yang khas untuk digunakan dalam bidang tertentu.

Partikel nano boleh terhasil melalui tiga cara; pertama penghasilan khusus bagi tujuan penghasilan teknologi nano. Misalnya, penghasilan bahan seperti titanium dioksida, silikon, fuleren dan tiub karbon nano. Kedua, penghasilan secara tidak disengajakan melalui proses industri dan ekzos kenderaan. Sebagai contoh pelepasan partikel nano melalui kerja kimpalan, sisa partikel penyaduran logam, penyembur plasma, industri penghasilan serbuk detergen, serpihan zarah daripada juzukan senjata kimia dan juga pelepasan partikel enjin kenderaan diesel. Manakala cara yang ketiga, melalui pelepasan secara semula jadi menerusi letusan gunung berapi dan kebakaran hutan yang menghasilkan partikel di dalam udara bebas. Saiz jisim partikel nano yang teramat kecil menyebabkan ia mudah diangkut di dalam udara dan boleh disebarkan pada jarak yang jauh.

Ciri khas lain bagi partikel nano ialah sifat ketoksikan yang sangat berkait rapat dengan permukaannya. la merupakan perbezaan utama berbanding dengan unsur utamanya pada saiz yang besar, iaitu lebih banyak bergantung pada jisimnya. Partikel nano amat kecil (dihuraikan dalam bentuk jisim), tetapi mempunyai impak toksik yang besar, ini disebabkan luas permukaan yang besar. Kajian mendapati kesan toksik yang lebih tinggi bagi partikel nano dibandingkan bagi bahan yang sama pada saiz yang lebih besar.

Pengenalpastian partikel nano agak rumit dan kompleks dan memerlukan alat yang khusus untuk mengukur kehadiran bahan partikel nano pada persekitaran. Sistem yang dikenali sebagai Scanning Mobility Particle Size bagi mengukur aerosol, misalnya boleh digunakan bagi mengukur partikel nano dalam fasa gas. Terdapat juga teknik bagi mengukur partikel nano dalam fasa cecair, seperti chromophore counting, resonant light scattering, Raman scattering techniques dan juga High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM).

Memandangkan partikel nano mempunyai potensi yang boleh memudaratkan manusia, kajian penilaian risiko terhadap bahan partikel nano perlu diadakan sebelum boleh digunakan secara meluas. Kajian penilaian risiko boleh dibangunkan dengan mengenal pasti bahaya yang dihadirkan daripada bahan berskala nano. Kajian toksikologi dalam penilaian risiko, misalnya dapat membantu sedikit sebanyak mengenai impak ketoksikan bahan berskala nano kepada manusia. Hasil kajian yang didapati boleh dikumpulkan bagi membentuk pangkalan data mengenai sifat ketoksikan bahan partikel nano. Maklumat yang ada, boleh membantu saintis untuk merancang langkah berjaga-jaga dan menyusun prosedur keselamatan bagi menggunakan bahan partikel nano. Dalam konteks kejuruteraan pula, maklumat ini dapat membantu bagi para jurutera untuk mereka bentuk sistem dan peralatan yang boleh mengawal penghasilan partikel nano dan kaedah pengenalpastiannya dalam persekitaran.

Kebaikan

Penggunaan teknologi nano dalam bidang semikonduktor, tenaga, kesihatan dan instrumentasi telah mewujudkan pasaran sebanyak $499 juta dolar pada tahun 2003. la juga dijangka berkembang sehingga mencecah pasaran berjumlah satu trilion dolar menjelang tahun 2015. Walau bagaimanapun sejak akhir ini tercetus kebimbangan baharu di sebalik penggunaan meluas partikel berskala nano.

SEL SURIA DAN NANOTECK

MATAHARI merupakan sumber tenaga yang paling utama dalam kehidupan. Dunia kini berhadapan dengan krisis tenaga. Sains dan teknologi menawarkan penyelesaian untuk menghadapi krisis yang semakin genting ini. Saintis telah pun mengemukakan pelbagai jawapan dan kaedah untuk menghadapi krisis tenaga bahan api. Antara yang paling terkenal ialah tenaga boleh baharu menggantikan sumber tenaga tradisional seperti sumber tenaga fosil yang menghasilkan bahan api yang tidak boleh diperbaharui. Selain itu, sumber bahan api fosil mempunyai kelemahan seperti kehabisan sumber, pencemaran, hujan asid dan pemanasan global.

Salah satu tenaga boleh baharu yang paling popular dewasa ini ialah sel suria atau juga dikenali dengan nama sel solar. Sel suria sebenarnya diperbuat daripada bahan semikonduktor seperti Silikon dan Galium Arsenik (GaAs). Apabila ia terdedah kepada cahaya matahari, elektron di dalam bahan semikonduktor tersebut akan teruja dan bergerak melalui bahan tersebut menghasilkan arus elektrik. Menurut sejarah, sel suria telah lama dibangunkan semenjak tahun 1883 oleh Charles Fritts. Sel suria moden pula telah dibangunkan oleh saintis di Bell Laboratories pada tahun 1954. Kemudian pada tahun 1970, tenaga ini pertama kali digunakan secara komersil dalam kalkulator dan jam tangan digital.

Perkembangan penggunaannya sangat perlahan sehinggalah ia dapat menembusi pasaran pada awal tahun 1990-an. Ini disebabkan harga yang relatifnya agak mahal di samping kecekapannya yang rendah pada waktu itu. Walau bagaimanapun, perkembangan teknologi sel suria semakin rancak sejak akhir-akhir ini, terutamanya pada penghujung abad ke-20. Pengeluarannya secara besar-besaran telah dilakukan oleh syarikat teknologi terkenal dunia. Kemajuan teknologi nano pada masa ini telah meningkatkan lagi penggunaan dan keupayaan teknologi sel suria dalam proses pengumpulan tenaga solar daripada matahari untuk ditukarkan kepada tenaga elektrik yang boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi dan perindustrian. Di Imperial College of London misalnya, nanoteknologi digunakan oleh Keith Barnham, seorang penyelidik di institusi tersebut dalam usaha meningkatkan kecekapan dan mengurangkan kos pengeluaran sel solar. Sebuah syarikat ditubuhkan hasil daripada penyelidikan yang dijalankan di Imperial College of London yang dikenali sebagai Quantasol. Penyelidikan ini diketuai oleh Barnham sendiri yang telah menghasilkan sel suria menggunakan lapisan bahan GaAs sebagai filem nipis berbanding dengan silikon yang digunakan sebelum ini. Setiap lapisan akan menghasilkan warna atau gelombang cahaya yang berbeza apabila terdedah pada cahaya matahari. Syarikat tersebut mendakwa keseluruhan tenaga yang dihasilkan di dalam sel yang menggunakan bahan GaAs melebihi sekali ganda daripada kecekapan sel suria yang dihasilkan menggunakan bahan silikon sebelum ini.

Sebuah lagi syarikat yang mengasaskan sel suria menggunakan nanoteknologi ialah G241 di United Kingdom. Syarikat ini telah mengeluarkan bahan untuk sel fotovolta yang berupaya menukarkan cahaya matahari kepada tenaga elektrik walaupun mempunyai kadar serapan cahaya yang rendah. Sel suria atau sel fotovolta dihasilkan berdasarkan formulasi Graetzel yang dicipta oleh Michael Graetzel pada tahun 1991, yang mendapat inspirasi daripada proses fotosintesis tumbuhan. Menurut pengarah urusan Syarikat G241 yang menghasilkan bahan nanoteknologi sel suria ini, kelebihan menggunakan kaedah sel Graetzel kerana lebih mudah untuk difabrikasi, mengurangkan kos dan menjimatkan masa serta tenaga untuk menghasilkannya. G241 telah pun menjalankan pengeluaran besar-besaran produk sel solar ini di kilang pengeluaran mereka dan menyasarkan jualannya untuk negara-negara membangun.

Dalam bidang penyelidikan pula, satu penemuan baharu bahan saduran antipantulan yang boleh digunakan dalam penghasilan sel suria berasaskan silikon yang bertujuan untuk meningkatkan penghantaran cahaya matahari ke dalam sel. Dalam jurnal optik terkenal, Optics Letters, penyelidikan yang diketuai oleh Shawn-Yu Lin melaporkan penemuan bahan saduran antipantulan yang dapat meningkatkan kadar serapan cahaya matahari oleh panel sel solar dan seterusnya membenarkannya menyerap keseluruhan spektrum cahaya dari segenap sudut. Penemuan ini berjaya meningkatkan lagi keupayaan dan kecekapan sel solar dalam usaha untuk memaksimumkan kadar serapan cahaya ke atas panel sel solar.

Beberapa contoh di atas merupakan hasil kajian dan potensi besar gabungan teknologi nano dan sel solar yang semakin mendapat perhatian dunia dalam menangani krisis tenaga yang semakin membimbangkan. Sains dan teknologi tidak putus-putus menawarkan penyelesaian terbaik dalam menangani krisis yang berlarutan akibat kerakusan manusia dan juga perubahan alam selari dengan usianya yang semakin meningkat. Oleh hal yang demikian, ilmu pengetahuan sains dan teknologi perlu digunakan secara berkesan dalam menghadapi situasi mencabar pada masa ini dan masa akan datang.

Kesan negatif
Yang menjadi kebimbangan besar dalam kalangan para penyelidik ialah potensi partikel nano yang boleh memudaratkan kesihatan manusia dan alam sekitar. Meskipun begitu pengetahuan mengenai impak, kesemua bahan partikel nano terhadap manusia dan alam sekitar masih terhad. Pada tahun 2004, Inisiatif Nanoteknologi Kebangsaan Amerika Syarikat melaporkan sebanyak 20 ribu pekerja di seluruh dunia bekerja dalam sektor teknologi nano dan dijangka akan meningkat sehingga dua juta orang pada tahun 2015. Forum Ekonomi Dunia (WEF) 2008 telah mengeluarkan laporan yang dinamakan sebagai”Risiko Global 2008″. Laporan tersebut menyatakan impak pendedahan partikel nano (cat, kosmetik dan produk kesihatan) yang boleh menyebabkan gangguan terhadap kesihatan manusia.

Antara karya penyelidikan lain yang membicarakan impak kesihatan daripada bahan partikel nano ialah sebuah laporan mengenai “Kesan-kesan Partikel Nano” yang dikeluarkan oleh Institut de Recherche Robert-Sauveen Santeet en Securite du Travail (IRSST), organisasi penyelidikan saintifik berpusat di Montreal, Kanada. Laporan ini memuatkan beberapa jenis bahan partikel nano yang boleh memberikan kesan mudarat kepada manusia. Antara bahan partikel nano tersebut ialah fuleren, tiub karbon nano, partikel nano tak organik, partikel nano organik dan dot kuantum.

Laluan partikel nano ke badan manusia boleh berlaku semasa pernafasan dan juga pengambilan makanan yang telah terdedah kepada partikel nano. Partikel nano yang disedut boleh termendap di dalam salur darah selepas menembusi kesemua mekanisme perlindungan pernafasan. la kemudian diagihkan ke dalam pelbagai organ dan berkumpul di tapak yang khusus. la boleh bergerak sepanjang saraf penghiduan dan menembusi secara langsung ke saraf otak. Sifat ini, dikaji secara meluas dalam bidang farmakologi, membolehkan partikel nano organik digunakan sebagai vektor bagi membawa ubatan kepada sasaran di dalam fungsi badan.

Kajian sedia ada menunjukkan beberapa kesan terhadap haiwan, bergantung pada jenis partikel nano. Kesan kenefrotoksikan, dalam reproduksi dan kesan genotoksik telah dikenal pasti. Sesetengah partikel menyebabkan tindak balas granulomas, fibrosis dan tumor pada paru-paru. Kesan bahan seperti titanium dioksida. bahan yang diiktiraf sebagai kurang bertoksik, menunjukkan sifat toksik yang tinggi di dalam saluran pernafasan pada skala nano.

Dalam konteks negara ini, industri minyak dan gas, pembuatan detergen dan aktiviti penyaduran logam adalah antara aktiviti yang mungkin berpotensi bagi pelepasan bahan partikel berskala nano. Yang menjadi persoalan utama adakah perundangan sedia ada memadai untuk mengawal penghasilan bahan partikel nano.
Oleh itu, kawalan dalam bentuk dasar dan perundangan perlu dikaji bagi memastikan penggunaan bahan partikel nano yang mempunyai risiko tinggi terhadap manusia dapat dikawal dan dipantau. Kajian yang mendalam perlu diteruskan bagi memastikan pembangunan teknologi nano dapat memberikan manfaat yang banyak di samping impaknya terhadap kesihatan manusia dapat dikawal dengan baik.

One response to “Bahagian B/C Karangan/Fahaman: Teknologi Nano

  1. zuriani bt abu omar

    I used your article as a weekly speech for my student. The title of the speech is “Teknologi nano” . Your article is good and thank you so much…

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s