Kabel Keajaiban

Itu adalah jenis penemuan yang hanya terjadi dalam kimia sekali setiap beberapa dekade-jika Anda sangat beruntung. Pada tahun 1985, Richard E. Smalley dan beberapa kolaborator di Rice University membuat bentuk karbon yang belum pernah terlihat sebelumnya. Susunan atom karbon di setiap molekul menyerupai kubah geodesik kecil, sehingga para peneliti menyebut bahan buckminsterfullerene setelah arsitek yang mempopulerkan bentuknya. Dengan jaringan atom yang terstruktur rapi, buckyball dengan cepat menjadi molekul poster untuk nanoteknologi. Kemudian pada awal 1990-an, para peneliti membuat penemuan mengejutkan lainnya: Anda juga bisa membuat tabung berongga dari struktur karbon yang sama. Karbon nanotube memiliki kekuatan berkali-kali lipat dari baja, konduktivitas listrik tembaga, dan diameter molekul DNA. Singkatnya, mereka adalah bahan yang sempurna untuk membangun dan menghubungkan dunia nano.



Lebih dari satu dekade setelah penemuan awalnya, antusiasme Smalley terhadap materi baru tidak menunjukkan tanda-tanda memudar. Tahun lalu dia mendirikan sebuah perusahaan, Carbon Nanotechnologies, untuk membuat nanotube dalam jumlah komersial yang akan memungkinkan laboratorium lain untuk mendorong teknologi ke depan, dan untuk mengembangkan aplikasi. Tetapi kegembiraannya yang terus-menerus untuk fullerene (seperti yang dikenal sebagai kategori umum dari molekul berbasis karbon ini) jauh melampaui antisipasi penggunaan teknologi di masa depan. Dilatih sebagai spektroskopi, Smalley, seorang profesor kimia di Rice sejak 1976, terpesona oleh molekul itu sendiri. Saat menerima Penghargaan Nobel dalam bidang kimia untuk penelitian fullerene tahun 1996, Smalley menyebut penemuan itu sebagai salah satu pengalaman paling spiritual yang pernah dialami siapa pun di antara kami dalam tim [peneliti] asli.

Akhir dari Alzheimer?

Cerita ini adalah bagian dari edisi Maret 2001 kami





  • Lihat sisa masalah
  • Langganan

Pusat Sains dan Teknologi Nanoscale senilai juta, yang didirikan Smalley pada tahun 1995 dan sekarang diarahkan, terletak di tepi kampus Rice di Houston sebagai kesaksian potensi fullerene. Jumlah kelompok penelitian di pusat nanoteknologi berkembang sangat cepat sehingga lab Smalley sendiri telah pindah ke lantai tiga Pusat Sains Luar Angkasa Rice. Wakil editor Technology Review David Rotman baru-baru ini mengunjungi Smalley untuk bertanya tentang masa depan nanoteknologi dan mendengar mengapa pemenang Hadiah Nobel itu menganggap nanotube begitu istimewa.

TR: Bagaimana perhatian dan pendanaan yang meningkat, seperti inisiatif nanoteknologi senilai 5 juta dari Presiden Clinton untuk tahun 2001, mempengaruhi bidang nanoteknologi?

KECIL: Agar presiden membicarakannya telah mendorong para ilmuwan dan teknolog untuk mulai memasukkan nano ke dalam proposal mereka. Mereka tahu apa kata kunci baru itu. Tetapi yang lebih mengesankan bagi saya adalah bagaimana ide ini berhasil ditangkap oleh orang-orang di luar sana yang melakukan sains. Dan saya tidak merasa bahwa itu adalah postur buatan. Disiplin inti kimia dan fisika telah menyambut gagasan ini. Sebagian dari itu telah menjadi respons terhadap pendanaan. Tapi saya pikir benar-benar ada apresiasi umum bahwa memang ada sesuatu di sini. Kimia dan fisika sekarang telah maju ke titik yang dapat Anda pikirkan, dan dalam beberapa kasus benar-benar membangun dan melakukan eksperimen pada, struktur [nano] dengan kompleksitas yang cukup sehingga sesuatu yang baru terjadi.



TR: Apakah ada bahaya bahwa, seperti banyak kata kunci lainnya, nanoteknologi akan mulai kehilangan arti sebenarnya?

KECIL: Saya suka kata nanoteknologi. Saya menyukainya karena awalan nano menjamin itu akan menjadi ilmu dasar selama beberapa dekade; teknologi mengatakan itu adalah rekayasa, sesuatu yang Anda terlibat bukan hanya karena Anda tertarik pada cara kerja alam tetapi karena itu akan menghasilkan sesuatu yang berdampak luas. Ketika Anda menggabungkan dua hal itu dalam satu kata, ada ketegangan. Ketika disiplin ilmu kita, khususnya kimia dan fisika, telah matang, kita sekarang berurusan dengan hal-hal pada tingkat yang sangat mendasar yang memang memiliki kepentingan praktis.

TR: Ketika Anda melihat berbagai pekerjaan yang terjadi di nanoteknologi, apa yang paling membuat Anda bersemangat?

KECIL: Saya harus mengakui bahwa saya hanya terobsesi dengan nanotube karbon. Sulit bagi saya untuk pergi lebih dari 10 menit tanpa membicarakannya. Saya pikir mereka adalah hal paling keren di luar sana, dan saya pikir mereka akan memiliki kemungkinan dampak terbesar. Tetapi jika saya melepaskan diri dari itu sejenak, saya percaya penelitian tentang apa yang saya sebut antarmuka basah/kering secara intelektual paling menarik bagi saya. Mungkin dalam 20 tahun dari sekarang kita akan melihat ke belakang dan mengatakan bahwa kita telah membuat kemajuan besar. Apa yang saya sebut sisi basah dari nanoteknologi adalah mesin kehidupan seluler. Saat kita belajar untuk menghubungkan mesin alami ini dengan struktur dan sistem anorganik, elektromekanis yang direkayasa pada skala nanometer (sisi kering nanoteknologi), perbatasan baru yang luas akan terbuka baik dalam sains dasar maupun dalam teknologi praktis.



Karena itu, saya dapat kembali dan mengatakan bahwa nanotube akan sangat penting untuk antarmuka basah/kering karena mereka membawa sesuatu yang baru ke dalam permainan. Molekul organik [molekul yang mengandung karbon yang merupakan dasar makhluk hidup] sangat serbaguna, tetapi ada beberapa hal yang tidak dapat mereka lakukan dengan baik. Sebenarnya ada beberapa hal yang sistem biologisnya belum dapat memahaminya, bahkan setelah empat miliar tahun lebih. Satu hal adalah menghantarkan listrik seperti yang dilakukan logam. Lainnya adalah konduksi termal, dan kekuatan dan ketangguhan. Tulang sangat mengesankan, begitu juga gigi. Tapi mereka bukan baja apalagi apa yang bisa dilakukan nanotube dengan kekuatan dan konduktivitas. Jadi, dapat mengambil nanotube karbon dan memasukkannya ke dalam ranah biologi molekuler-apakah itu benar-benar larut dan merupakan salah satu pemain, atau sebagai probe, atau sebagai bagian dari implan, sebagai bagian dari membran baru-itu benar-benar membawa sesuatu yang baru ke meja dalam biologi. Hampir hal yang asing.

TR: Hal yang asing karena…

KECIL: Karena dapat menghantarkan listrik. Ini membawa sifat-sifat yang tidak bisa Anda dapatkan dari molekul organik lainnya. Dan itu masih karbon, jadi memiliki kimia organik. Berikut ini adalah objek yang memiliki, hingga tingkat yang luar biasa, aspek yang paling kami pegang di dunia anorganik: kekerasan, ketangguhan, kekuatan luar biasa, konduktivitas termal dan listrik. Hal-hal yang tidak bisa Anda lakukan dengan tulang dan kayu. Tapi itu terbuat dari karbon. Ini adalah sesuatu yang memainkan permainan pada tingkat kesempurnaan yang sama dengan molekul dan kehidupan.

Ada listrik dalam sistem biologis, tetapi itu karena ion bergerak melintasi membran. Saraf bekerja dengan konduksi listrik; belut listrik pasti ada listriknya. Tetapi jenis listrik itu berbeda dari jenis listrik yang mengalir di kabel dan rumah, mengalir di sekitar komputer, membuat radio bekerja. Ini bukan jenis listrik yang berhubungan dengan elektron yang bergerak secara koheren dalam jarak jauh dengan sedikit kehilangan. Itulah sifat logam, senyawa anorganik.

TR: Dan sekarang nanotube dapat membawa listrik semacam ini ke sistem biologis?

KECIL: Ya. Mereka membawa ke biologi molekuler, hal-hal yang terjadi di malam hari di dalam sel, mainan baru untuk dimainkan-sesuatu yang menghantarkan listrik.

TR: Apa yang akan menjadi mainan baru?

KECIL: Tetap disini untuk milenium berikutnya dan kita akan lihat. Saya dapat memberikan beberapa contoh, tetapi mereka tampak seperti pejalan kaki dan ad hoc. Sampai Anda menambahkan sesuatu seperti ini ke dalam campuran, tidak mungkin mesin sel hidup yang luar biasa dapat membangun sesuatu yang dapat menghantarkan listrik dengan efisiensi logam. Di sini kita memiliki molekul [organik] yang dapat melakukan itu. Saya tidak percaya ada orang yang cukup cerdas untuk memprediksi implikasi luas dari itu. Tapi Tuhan tahu berapa tahun lagi sebelum nanotube menjadi bagian dari sel hidup. Sebelum itu, kita dapat menggunakan nanotube sebagai probe ke dalam sel, sebagai probe untuk mendeteksi struktur molekul, untuk mengurutkan DNA. Ini adalah kabel baru yang bagus untuk melakukan itu.

TR: Proyek apa yang sedang Anda dan kelompok Anda kerjakan sekarang?

KECIL: Fokus terbesar tunggal adalah membuat nanotube. Itulah tujuan awal perusahaan ini, menyalakan keran sehingga para peneliti di seluruh dunia akan memiliki akses ke tabung berkualitas paling murni yang mungkin dapat kami buat dalam jumlah besar dengan biaya rendah. Kami ingin membuat nanotube tersedia dengan biaya yang cukup kecil untuk membiarkan imajinasi Anda terbang. Tabung ini datang dalam tiga jenis: logam [konduktor listrik yang sangat baik] dan dua jenis semikonduktor. Saya ingin memproduksinya dengan efisiensi yang cukup tinggi sehingga saya dapat mengirimkan satu kilogram tabung tertentu.

ANAK-ANAK : Jadi, Anda ingin membuat nanotube lebih banyak tersedia. Kelompok lain melihat nanotube secara ketat dari sudut pandang aplikasi. Apa saja aplikasi menarik yang sedang mereka kerjakan?

KECIL: Dalam waktu terdekat, sepertinya satu aplikasi akan muncul di layar [panel datar]. Sejumlah perusahaan sudah memiliki tampilan prototipe menggunakan nanotube. Saya tidak akan terkejut jika Anda melihat tampilan menggunakan nanotube di pasaran dalam beberapa tahun.

Area lain yang akan cepat adalah sebagai aditif dalam plastik rekayasa [digunakan dalam aplikasi struktural atau teknologi tinggi seperti perumahan komputer]. Anda dapat menimbulkan perilaku antistatik bahkan pada tingkat nanotube yang sangat, sangat rendah, dan pelindung untuk EMI [interferensi elektromagnetik: pelindung tersebut digunakan untuk melindungi laptop dan elektronik portabel lainnya] pada tingkat yang sangat moderat. Tidak seperti apa pun yang Anda tambahkan ke polimer untuk membuatnya antistatik atau untuk pelindung EMI, ini mungkin akan meningkatkan ketangguhan dan kekuatan plastik rekayasa. Juga, saya berharap dalam beberapa tahun Anda akan menemukan tip nanotube yang tersedia secara komersial pada probe mikroskop kekuatan atom. Penggunaan dalam gadget nanoteknologi secara umum saya harapkan akan benar-benar berkembang dalam lima tahun ke depan atau lebih.

Yang ingin kami lihat adalah bisnis berkembang sehingga ada insentif ekonomi untuk membangun proses [manufaktur] yang besar dan menurunkan harga. Saat ini, biaya nanotube adalah sekitar 0 per gram. Hitung angkanya. Itu hampir $ 230.000 per pon. Pada waktunya barang-barang ini akan dibuat sebagai komoditas massal mendekati per pon atau bahkan di bawah itu. Tetapi Anda harus membangun pabrik, dan pasar harus ada di luar sana. Tingkat perkembangan bisnis sangat bergantung pada pasar awal ini.

TR: Harapannya adalah saat Anda mendapatkan materi yang lebih banyak dan lebih baik di luar sana, aplikasi akan terbuka?

KECIL: Itu benar. Dan tahun depan ini akan menjadi titik balik yang nyata karena proses kami akan memasukkan ke komunitas penelitian minimal 10 kilogram. Total produksi nanotube berdinding tunggal dengan kualitas apa pun hingga saat ini mungkin kurang dari satu kilogram.

TR: Tentu saja, tidak ada aplikasi jangka pendek yang benar-benar memenuhi janji besar nanotube, bukan? Seperti bertindak sebagai konduktor listrik dalam lingkungan biologis?

KECIL: Dan apa yang saya bicarakan sebelumnya hanya pada antarmuka basah/kering. Kemudian Anda kembali ke sisi kering. Ada pinggiran gila dari dunia nanotube yang belum kita bicarakan. Selama tahun depan akan ada di lab saya, dan saya menduga di banyak di seluruh dunia, dorongan besar untuk mengembangkan alat pemintalan terus menerus serat-serat makroskopik-dari nanotube dengan tingkat orientasi yang tinggi [nanotube akan disejajarkan seperti mentah spageti dalam kotak]. Saya pikir itu akan berhasil, dan itu akan menjadi sesuatu yang istimewa.

Dalam satu arah, nanotube adalah benda terkuat yang pernah Anda buat di alam semesta dan merupakan konduktor listrik yang sangat baik; di arah [tegak lurus] lainnya, mereka floppy, dan konduktivitas listriknya cukup buruk. Jadi, pada bahan yang menginginkan konduksi listrik, Anda harus memperhatikan seberapa baik nanotube disejajarkan. Saya percaya itu akan mungkin untuk membuat serat terus menerus dari nanotube dalam proses pemintalan yang efisien yang akan membuat semua tabung sejajar. Saya tidak akan menyebut itu orang gila; Saya pikir itu akan terjadi. Tapi sekarang mari kita bicara tentang ekstrim yang benar-benar gila. Bagaimana jika serat pintal ini, bukannya satu mikrometer, panjangnya satu kilometer?

TR: Secara teori Anda bisa membuat serat nanotube sepanjang satu kilometer?

KECIL: Secara teori Anda bisa membuatnya menjadi Alpha Centauri. Apa yang akan menjadi kekuatan serat panjang? Anda akan memiliki benda sialan terkuat yang pernah dibuat di alam semesta. Bisakah kita membuatnya? Dan apa gunanya? Jika Anda bisa membuatnya dengan murah dan panjang yang berkesinambungan, Anda bisa membuat jembatan gantung terpanjang yang pernah Anda dengar, elevator di luar angkasa. Tapi buckycables juga akan menjadi konduktor listrik yang hebat. Ini adalah pengganti logis untuk semua kabel transmisi daya di dunia. Itu di pinggiran orang gila, tetapi saya dapat mengatakan itu karena saya adalah pendukungnya.

TR: Seperti yang Anda ketahui, ada upaya yang berkembang untuk menggunakan molekul organik sebagai sakelar kecil dalam perangkat nanoelektronik ( melihat Komputasi Molekuler , TR Mei/Juni 2000 ). Peran apa yang Anda harapkan dari nanotube dalam elektronik molekuler?

KECIL: Dalam jangka panjang, tampaknya mereka harus masuk karena mereka nano dan mereka menghantarkan listrik. Apakah mereka akan menjadi gadget nanoelektronik atau tidak dalam dekade berikutnya, saya rasa tidak ada orang yang cukup pintar untuk mengetahuinya. Faktanya, tidak ada yang cukup pintar untuk mengetahui apakah akan ada gadget nanoelektronik dalam dekade berikutnya. Tetapi kebanyakan orang setuju bahwa jika Anda harus memilih konduktor listrik dalam nanoelektronika, pada akhirnya akan menjadi nanotube. Kami hanya harus tetap disini untuk melihat seberapa cepat itu terjadi.

TR: Untuk saat ini, bahkan sesuatu yang sederhana seperti meletakkan nanotube di tempat yang Anda inginkan masih menjadi tantangan, bukan?

apa itu meme internet

KECIL: Kami benar-benar anak-anak, bahkan bukan anak-anak, bayi, dalam memahami cara kerja nanotube.

TR: Namun, saya berpikir seberapa cepat bidang nanoteknologi telah bergerak. Ketika saya mewawancarai Anda beberapa tahun yang lalu, kami berbicara banyak tentang hype seputar nanoteknologi. Sekarang, dengan semakin banyak ilmuwan serius yang terlibat, tampaknya telah melampaui itu.

KECIL: Itulah faktor kuncinya, para ilmuwan serius terlibat yang jauh dari nanobot [robot skala nano dalam banyak visi spekulatif nanoteknologi]. Kami belum menyelesaikan tugas de-nanobotting lapangan. Tetapi poin utamanya adalah bahwa nanoteknologi sangat penting sehingga kami tidak ingin hanya dikaitkan dengan nanobot. Apakah itu bisa terjadi atau tidak adalah masalah lain, tetapi ada realitas yang jauh lebih luas untuk nanoteknologi-dan dengan cara yang jauh lebih menarik.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan