Ilmuwan Jerman Kembangkan Teknologi Nanorobot Terkendali Arus Listrik

Nanoteknologi merupakan salah satu disiplin ilmu pengetahuan yang banyak diminati oleh para peneliti diseluruh dunia. Nanoteknologi diartikan sebagai manipulasi materi pada skala atomik dan skala molekuler dengan ukuran maksimum 100 nanometer[1] (10-9 meter), sedangkan nanorobotik adalah teknologi baru dibidang pembuatan mesin atau robot dengan ukuran komponennya berada pada skala nanometer. Nanorobotik difokuskan pada teknik merancang dan membangun nanorobot dengan komponen-komponen dasar sebagai penyusun memiliki ukuran dari 0.1-10 mikrometer yang terbuat dari komponen nano atau sebesar molekul[2].

Gambar 1. Nanorobot terkendali arus listrik[4]

Penelitian nanorobot sebelumnya tidak dapat menggerakannya secara cepat atau memiliki keterbatasan karena tergantung pada sinyal atau isyarat dari DNA (Deoxyribonucleic acid). Keterbatasan inilah yang menjadi topik penelitian yang dilakukan oleh Enzo Kopperger et al guna mendapatkan gerakan nanorobot lebih cepat dengan menggunakan sinyal listrik. Nanorobot yang terbuat dari komponen DNA agar dapat melakukan gerakan dengan cara mengkode (manipulasi) molekul DNA tersebut. Dalam pemrograman nanorobot sebelumnya, agar dapat bergerak ke lokasi tujuan maka dilakukan dengan beberapa teknik yaitu Hibridisasi DNA dengan menambahkan DNA eksternal (fuel strands), pemotongan enzim DNA, mengubah kondisi lingkungan (seperti tingkat pH, asam atau basa), dan menggunakan photoswitches kimia (misalnya azobenzene yang dapat memicu reaksi dengan menggunakan cahaya).

Pada tanggal 19 Januari 2018, terbit makalah penelitian di Science yang ditulis oleh Enzo Kopperger et al dengan judul “A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields“. Pada makalah yang ditulis oleh tim ilmuwan dari Technical University of Munich (TUM), Jerman, tersebut menyatakan bahwa, peneliti telah mengembangkan teknologi mengalirkan arus listrik pada nanorobot. Hal tersebut akan memungkinkan pada mesin molekuler skala nano dapat bergerak hingga 100.000x lebih cepat dibandingkan dengan proses biokimia yang telah digunakan sampai saat ini. Fokus riset ini terletak pada motor penggerak (aktuator) pada lengan robot (arm robot) yang dapat memindahkan benda menjadi jauh lebih cepat dari pada teknologi penggerak nanorobot sebelumnya. Sehingga, dengan hasil ini membuat nanorobot cukup cepat dalam melakukan pekerjaan pada lingkungan perakitan di pabrik-pabrik molekul[3].

Dalam penelitian tersebut, tim ilmuwan menciptakan nanorobot berbentuk robot lengan (arm robot) atau istilah keren dalam dunia robotika disebut sebagai robot manipulator (robot yang dipakai untuk memindahkan barang, mengecat, dan juga melakukan proses pengepakan barang). Nanorobot yang mereka buat terdiri dari 2 bagian yaitu yang pertama berupa platform DNA (molekul persegi sebagai tempat lengan nanorobot dari DNA) dengan dimensi 55 x 55 nanometer sebagai tempat lengan robot bergerak. Kedua, lengan robot (arm robot) yang juga terbuat dari molekul DNA yang dirakit menjadi satu robot dengan panjang 25 nanometer. Lengan robot tersebut juga dapat di tambah panjangnya lebih dari 400 nanometer dan dapat dikendalikan menggunakan aliran listrik secara eksternal (dari komputer)[5].

Gambar 2. Lengan nanor robot terbuat dari DNA sedang dikendalikan dengan arus listrik[4]

Pengendalian lengan nanorobot dari posisi awal menuju posisi yang dituju di atas platform robot dapat dilakukan dengan menggunakan komputer hanya dalam orde milidetik. Berbeda dengan metode sebelumnya yang memerlukan waktu sangat lama dengan kisaran beberapa jam sampai beberapa hari. Lengan robot dalam teknologi nano tersebut terapkan untuk tujuan memindahkan molekul elektrik atau nanopartikel dengan ukuran puluhan nanometer yang akan digunakan untuk pengendalian pada proses fotonika dan plasmonik[5].

Baca juga:

Secara teori pengendalian nanorobot melalui listrik adalah sangat mungkin, karena molekul DNA memiliki muatan negatif. Biomolekul akan dapat dipindahkan dari satu titik ke titik lain dengan cara memberikan sejumlah medan listrik. Berdasarkan prinsip inilah, nanorobot tersebut dikendalikan menggunakan listrik dan ternyata hasilnya sangat luar biasa jauh lebih cepat dari pada metode umumnya. Selama proses penelitian, para peneliti dapat melihat seberapa cepat gerakan robot dengan cara menempelkan beberapa juta lengan robot ukuran nano pada substrat kaca yang dirancang khusus agar dapat dialiri arus listrik. Kemudian mereka bekerja sama dengan dengan spesialis fluoresensi yaitu Prof. Don C. Domba dari Universitas Ludwig Maximillians Munich untuk menandai ujung lengan robot menggunakan molekul dye. Selanjutnya gerakan robot dapat diamati dengan menggunakan mikroskop fluoresensi. Dari mikroskop tersebut para peneliti mengubah arah medan listrik sehingga dapat mengendalikan orientasi (posisi) lengan robot.

Hasil dari penelitian ini dapat diterapkan untuk membuat miniatur lengan robot berskala molekul yang digunakan untuk proses diagnostik dan pengembangan ilmu farmasi. Nanorobotik yang berbentuk kecil dan ekonomis tersebut, dengan jumlah yang sangat banyak (hingga jutaan) bisa bekerja secara paralel untuk mencari zat-zat tertentu dalam sebuah sampel atau juga dapat digunakan untuk mensintesis struktur molekul kompleks[6][7].

Berikut video animasi dari demontrasi nanorobot yang sedang membuat komponen nanorobot lainnya,

Refrensi:

  1. Wikipedia Indonesia, Nanoteknologi (https://id.wikipedia.org/wiki/Nanoteknologi) diakses pada tanggal 24 Januari 2018
  2. Wikipedia Inggris, nanorobotics (https://en.wikipedia.org/wiki/Nanorobotics) diakses pada tanggal 24 Januari 2018
  3. Technical University of Munich (TUM). 2018. “Piecework at the nano assembly line, Electric fields drive nano-motors a 100,000 times faster than previous methods“. ScienceDaily, 19 Januari 2018 (https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180119125820.htm) diakses pada tanggal 24 Januari 2018
  4. Miley, Jessica. 2018. “Scientists Create Remote-Controlled DNA Robot Arms That Are Ultrafast“. Interesting Engineering, 23 Januari 2018 (https://interestingengineering.com/scientists-create-remote-controlled-dna-robot-arms-that-are-ultrafast) diakses pada tanggal 24 Januari 2018
  5. Kopperger, Enzo. 2018. “A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields“. Science, 19 Januari 2018 (http://science.sciencemag.org/content/359/6373/296diakses pada tanggal 24 Januari 2018
  6. Tim. 2018. “Remote-controlled DNA nanorobots could lead to the first nanorobotic production factory“. Kurzweil Accelerating Intelligence, 19 Januari 2018 (http://www.kurzweilai.net/remote-controlled-dna-nanorobots-could-lead-to-the-first-nanorobotic-production-factory) diakses pada tanggal 24 Januari 2018
  7. Johnson, Dexter. 2018. “German Scientists Create Ultrafast Robot Arms from DNA“. IEEE Spectrum, 18 Januari 2018 (https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/german-scientists-create-ultrafast-robot-arms-from-dnadiakses pada tanggal 24 Januari 2018
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Wayan Dadang

Wayan Dadang

Mahasiswa S1 Teknik Elektro Universitas Sriwijaya, menekuni Kecerdasan Buatan, Sistem Kontrol, dan Robotika. Mencintai kegiatan membaca Paper Sains, Belajar, Menulis, dan Riset.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *