Benda yang Dapat Membersihkan Dinding dan Robot yang Berjalan diatas Air

Robot yang dapat membersihkan dinding, mengitung dengan cepat, menenun dengan sendirinya, bahkan mikro – robot yang dapat berjalan di atas air – kesemua hal tersebut dan terlebih bisa menjadi kenyataan karena penelitian baru – baru ini yang diselesaikan oleh para ilmuwan di Universitas Nebraska-Lincoln dan Institut RIKEN di Jepang.

Manusiamerasa heran selama beribu – ribu tahun tentang bagaimana air dapat kalis dan berputar putar di permukaan bunga, pada bulu ulat dan beberapa serangga dan bagaimana serangga seperti laba – laba air dapat berjalan tanpa susah payah di atas air. Properti itu disebut dengan super hydrophobia dan ini telah diselidiki secara serius oleh para ilmuwan setidaknya pada tahun 1930an.

“Kebanyakan orang – orang memelajari hal ini dan para insinyur secara khusus memilih laba – laba air karena dapat berjalan di atas air,” kata Xiao Cheng Zeng, profesor kimiawi universitas Ameritas di UNL. “Kaki mereka merupakan super hydrophobic dan setiap kakinya dapat menahan 15 kali beban mereka. ‘Hydrophobic’ berarti bahwa air sebenarnya menolak kaki mereka dan ini yang menyebabkan mereka tetap di atas air.  Kebanyakan para ilmuwan dan insinyur ingin mengembangkan permukaan yang mimiknya berasal dari bahan alamiah.”

Dalam lingkungan alamiah, beberapa organisme seperti ulat bulu, laba – laba air dan bunga teratai memperoleh super hydrophobia melalui dua tingkat struktur – suatu permukaan lilin hydrophobic membuat super hydrophobic dengan tambahan dari struktur mikroskopis seperti rambut yang mungkin dilindungi oleh bahkan rambut yang teramat kecil, yang secara besar meningkatkan area permukaan dari organisme tersebut dan membuatnya mungkin bagi tetesan air untuk menempel.

Dengan menggunakan super komputer yang sangat cepat di RIKEN (tercepat di dunia saat penelitian ini dimulai pada tahun 2005), tim ini mendesain suatu simulasi komputer untuk melakukan sepuluh ribu percobaan yang memelajari bagaimana permukaan bertindak dibawah berbagai macam kondisi. Zeng dan koleganya menggunakan komputer RIKEN untuk membuat  “hujan” virtual tetesan air dari ukuran dan kecepatan yang berbeda pada permukaan yang mempunyai beberapa pilar dengan berbagai macam tinggi dan lebar yang berbeda-beda, serta dengan jumlah ruang yang berbeda antar pilar – pilar tersebut.

Mereka memelajari tentang adanya suatu pilar yang kritis, tergantung pada struktur pilar – pilar tertentu dan property kimiawi mereka, melebihi tetesan air yang dirembeskan. Jika tetesan tersebut dapat merembes struktur pilar dan mencapai struktur lilin, ini berarti  merupakan keadaan Wenzel hydrophobic (dinamai oleh Robert Wenzel, yang menemukan fenomena ini di alam pada tahun 1936). Jika tetesan ini dapat merembes pilar – pilar tersebut sampai menyentuh permukaan, struktur tersebut pada keadaan Cassie super hydrophobic (dinamai oleh A.B.D. Cassie, yang menemukanny pada tahun 1942), dan tetesan tersebut bergulung – gulung di atasnya.

“Jenis simulasi ini – kita menamainya ‘desain permukaan dengan bantuan komputer’ – sebenarnya dapat membantu para insinyur dalam medesain permukaan berstruktur nano yang baik,” kata Zeng. “Pada keadaan Cassie, tetesan air tetap berada di atas dan dapat membawa kotoran pergi. Pada keadaan Wenzel, ini merupakan semacam kebuntuan pada permukaannya dan kurangnya fungsional membersihkan dengan sendirinya. Saat anda membuat suatu mesin nano – suatu robot nano – di masa mendatang, anda akan berkeinginan membuatnya dan dapat membersihkan dengan sendirinya sekaligus.”

Zeng mengatakan ada tiga keuntungan dalam melakukan percobaan – percobaan tersebut pada sebuah komputer ketimbang di laboratorium. Pertama, mereka dapat melakukan ratusan pengulangan dari pada di laboratorium. kedua, mereka tidak perlu khawatir tentang variabel – variabel seperti kotoran, suhu dan aliran air. Ketiga, mereka dapat mengontrol ukuran tetesan yang jatuh pada molekul – molekul yang mempunyai jumlah pasti, sedangkan eksperimen di laboratorium tetesan tersebut tidak dapat dipungkiri bermacam – macam hingga beribu – ribu molekul.

Ide tentang eksperimen ini muncul pada tahun 2005 saat Zeng mengunjungi RIKEN selama bertahun-tahun sebagai mahasiswa yang memperoleh beasiswa dari John Simon Guggenheim Foundation, yang membiayai permulaan proyek ini. Koishi menghabiskan musim seminya pada tahun 2005 dengan  Zeng di UNL saat mereka mendesain proyek tersebut secara detail. Yasuoka dan keluarganya menghabiskan tahun akademik 2006-2007 di Lincoln selama masa cuti satu tahunnya dengan Zeng, dengan alasan dikarenakan proyek ini.

“Kita ingin mendesain suatu proyek tantangan besar sehingga kami bisamengambil manfaat dari super computer RIKEN,” kata Zeng. “Kita pikir ini adalah proyek yang menarik dan kita perlu komputer yang sangat, sangat cepat sekali untuk menyelesaikannya. Saya juga berterima kasih kepada Nebraska Research Initiative, Department of Energy dan National Science Foundation. NRI sangat baik karena memperbolehkan saya melakukan penelitian yang beresiko tinggi sekali.

sumber: www.chem-is-try.org

  1. No trackbacks yet.

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

%d bloggers like this: