Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Edisi Khusus Oktober 2006, hal : 6 - 8

ISSN : 1411-1098

6

PENELITIAN BAHAN NANO (NANOMATERIAL)DI BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

PramuditaAnggraitaDeputi Bidang PDT - BATAN

Jl. Mampang Prapatan, Jakarta

PENDAHULUAN

Menurut US Government’s NationalNanotechnology Initiative (NNI), teknologi nanodidefinisikan sebagai: Pengembangan penelitian danteknologi pada tingkat atom, molekul dan molekul makropada ukuran 1 – 100 nanometer (10 -9 m), untukmemperoleh pemahaman dasar terhadap gejala danbahan-bahan pada ukuran nano dan untuk menciptakandan menggunakan struktur, peralatan, dan sistem yangmempunyai sifat dan fungsi yang baru karena ukurannyayang kecil dan/atau medium

Karena sejumlah prinsip ilmiah yang menjadidominan pada ukuran nano, bahan nano dapatmempunyai sifat-sifat yang sangat berbeda dengan sifat-sifatnya dalam bentuk curah (bulk): lebih kuat, lebihringan, lebih menghantarkan listrik, lebih bersifatmagnetik, sifat optis yang dapat ditala (tunable), lebihberpori, isolasi termal lebih baik, kurang korosif atau lebihtahan terhadap korosi.

Bahan nano mempunyai potensi untukmendeteksi perubahan elektris molekul biologis danmendeteksi (diagnosis) atau mengobati (terapi) suatupenyakit.

Bahan nano dapat diperoleh dengan : metodeatas-bawah (top-down) : bahan mikro (10-6 m) diubah keukuran nano. Metode bawah-atas (bottom-up):atom-atom/molekul-molekul kecil ukuran piko (10-12 m)dikonstruksi atau terkonstruksi-diri (self-assembled) ketingkat nano.

Kehidupan kumpulan bahan molekuler yangdapat mengkonstruksi-diri (self-assemble), mengatur-diri(self regulate), dan merusak-diri (self-destroy), makakemampuan untuk mendeteksi dan mengendalikanbahan-bahan biologis dan non-biologis pada tingkat inimerupakan apa yang ingin diperoleh dengan teknologinano.

Nanoteknologi merupakan salah satu bidangyang berkembang sangat cepat dan berpengaruh padaperkembangan kesehatan, produksi pangan, aplikasienergi, dan teknologi yang lain. Pemanfatan teknik nukliruntuk memperoleh bahan dalam ukuran skala nanometerini sangat dimungkinkan dan menjadi salah satubidang yang dikembangkan. Penggunaan teknologiradiasi, seperti sinar-x, berkas elektron maupun ion, danneutron merupakan beberapa cara untuk mendapatkanmaterial dalam skala nanometer untuk photoelectric dan

solar cell, dan silicon doping dengan aktivasi neutron.seperti untuk drug delivery, sintesa partikel nano.

Pemanfaatan bahan nano partikel di dunia medismisalnya untuk radiofarmaka untuk diagnostik (untukbahan kontras dalam identifikasi tumor dengan metodeMRI) juga untuk terapi (penghancuran sel-sel kankermemanfaatkan radioisotop, dengan sistem hypertermia,ataupun dengan menggunakan obat-obatan anti kankeryang dikombinasikan dengan bahan partikel magnetsebagai media tranportasinya).

Penelitian bahan nano di Badan Tenaga NuklirNasional (BATAN) menggunakan fasilitas yang ada diPusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) dan PusatReaktor Serba Guna (PRSG) di Puspiptek, Serpong; PusatTeknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) diYogyakarta, Pusat Teknologi Nuklir Bahan danRadiometri (PTNBR) di Bandung, dan Pusat AplikasiIsotop dan Radiasi (PATIR) di Pasar Jum’at.

PENELITIAN BAHAN MAGNETPARTIKELNANO DI PTBIN

• Sejak 1993 hingga sekarang dilakukan penelitian danpengembangan Bahan Magnet Permanen berbasisRE-TM dan ferit, Bahan Magnet Lunak berbasis Fe,dan Bahan Sensor Magnetik.

• Mulai tahun 2006-2010 dilakukan penelitian danpengembangan bahan magnet partikel nano yangmengarah pada pemakaian untuk MRI danradioterapi.

• Pembuatan microsphere berbasis PLA (polylacticacid) (kerjasama PTBIN dengan Pusat Radioisotopdan Radiofarmaka/PRR-BATAN) sebagaitransporter 165Ho (holmium).

Gambar 1. Foto SEM dari microsphere berbasis PLA(PLA-MS). (a). tanpa 165Ho (b) dengan 165Ho.Perbesaran 500 kali. (Sudaryanto dkk.)

Penelitian Bahan Nano (Nanomaterial) di Badan Tenaga Nuklir Nasional (Pramudita Anggraita)

7

FASILITAS DI PTBIN

preparasi cuplikan: lab. kimia basah, furnace, milling,pressing , magnetizing fasilitas karakterisasi:difraktometer sinar X, DSC dan DTA/TGA, VSM,SEM/TEM dan mikroskop optik, uji sifat mekanik,alatukur magnetoresistan, difraktometer/spektrometerneutron.

TRANSMUTASI NEUTRON UNTUKSILICON DOPING DI PRSG

Proses doping dengan transmutasi neutronterjadi jika silikon kemurnian tinggi diiradiasi dalam fluksneutron termal. Neutron termal bereaksi dengan atom30Si, yang memiliki kelimpahan 3% dalam Si murni. Reaksimenghasilkan 31Si, yang memiliki rasio neutron/protonyang tinggi sehingga mengubah sebuah neutron menjadiproton dengan memancarkan sinar beta dan berubahmenjadi atom 31P, yang merupakan bahan doping dalamsilikon. Silikon yang telah terdoping digunakan untukberbagai komponen elektronik seperti transistor, diode,dan chip IC.

Skema doping silikon dengan transmutasineutron di reaktor MIT (http://web.mit.edu/nrl/www/research/ntd_silicon.htm)

Gambar 2. Foto SEM dari microsphere berbasis PLA(PLA-MS) sebelum iradiasi (b) sesudah iradiasi 1 menit(c) sesudah iradiasi 2 menit (d) sesudah iradiasi 5 menit.Perbesaran 500 kali. (Sudaryanto dkk.)

PENELITIAN BAHAN NANO DI PTABPYOGYAKARTA

• implantor ion 100 keV untuk implantasi ion N dan Puntuk mengubah sifat permukaan bahan sehinggalebih keras dan tahan korosi hingga kedalaman 50 –200 nm.

• akselerator elektron 300 keV/10 mA untuk penelitianpembuatan hidrogel/nanogel dari crosslinkingpolimer hidrofil dan polimer lateks untuk vulkanisasibebas bahan alergen (bersama PATIR, Pasar Jum’at)

PENELITIAN BAHAN NANO DI PTABPYOGYAKARTA

PENELITIAN BAHAN NANO DI PTNBRBANDUNG

Penelitian yang dilakukan dalam rangka sasaranutama kesehatan 2005-2010 adalah pembuatan bahanHuman Serum Albumine HSA-nanosphere denganukuran 30-200 nm, yang kemudian ditandai dengan

Gambar 4. Implantor 1000 KeV

Gambar 5. Mesin berkas elektron 350 KeV/10 mA

Gambar 3. Skema doping silikon.

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Edisi Khusus Oktober 2006, hal : 6 - 8

ISSN : 1411-1098

8

KESIMPULAN

Berbagai fasilitas di BATAN telah dan dapatdigunakan untuk penelitian berbagai bahan nano,terutama fasilitas khusus yang hanya terdapat di BATANseperti fasilitas hamburan neutron untuk karakterisasibahan, reaktor nuklir sebagai sumber neutron, iradiatorgama, dan akselerator.

Dengan kerjasama yang saling menguntungkan,pemanfaatan fasilitas ini oleh mitra dalam dan luar negeriakan sangat bermanfaat dalam memajukan penelitian danpengembangan bahan nano dan teknologi nano padaumumnya.

radioisotop 99mTc menjadi radiofarmaka 99mTcHSAuntukterapi kanker hati dan diagnosis menyumbatan arteri.

PENELITIAN BAHAN NANO DI PATIR,PASAR JUMAT

Bahan nano yang diteliti di PATIRPasar Jumat dilakukan bersama PTBINdengan menggunakan fasilitas iradiator gammayang ada di PATIR menghasilkan bahan polimerbiodegradable.

Selain itu dengan mesin berkas elektron di PTAPBYogyakarta juga dilakukan penelitian pembuatanhidrogel/nanogel dari crosslinking polimer hidrofil untukpembalut luka dan polimer lateks untuk vulkanisasi bebas

bahan alergen.

Gambar 6. Hidrogel steril pembalut luka. Gambar 7. Aplikasi radioisotop dalam kesehatan.