Sebuah metode berbasis cahaya untuk mencetak struktur logam berukuran nanometer telah dikembangkan oleh para peneliti di Institut Teknologi Georgia. Proses pencetakan logam tersebut diklaim jauh lebih cepat dan lebih murah dibandingkan dengan teknologi yang tersedia saat ini. Hasil penelitian tersebut berpotensi untuk dapat mengubah masa depan nanoteknologi yang selama ini bergantung pada teknologi yang mahal dan lambat. Sebuah metode untuk mencetak logam berukuran nanometer yang disebut nanostruktur logam ini telah dipublikasikan dalam jurnal Advanced Materials pada 22 Oktober 2023.
Kemajuan teknologi dalam banyak bidang bergantung pada kemampuan untuk mencetak struktur logam berukuran nanometer, skala yang seribu kali lebih kecil dari lebar rambut manusia. Mencetak logam pada skala nanometer, teknik yang dikenal sebagai nanopatterning dapat memungkinkan pembuatan struktur material yang unik dengan fungsi yang beraneka ragam dan juga menarik. Hal ini penting untuk pengembangan banyak teknologi, termasuk perangkat elektronika, teknologi konversi energi surya, sensor, optika, plasmonik, dan teknologi canggih lainnya.
Dalam proses nanopatterning diperlukan cahaya dengan intensitas tinggi. Namun, alat seperti laser femtosecond yang dikenal dengan harganya yang sangat mahal (dapat mencapai setengah juta dolar atau 8 miliar rupiah) akan sangat menyulitkan bagi sebagian besar laboratorium riset dan bisnis kecil. Banyak komunitas ilmiah yang tidak memiliki kemampuan untuk membuat nanomaterial logam dengan cepat dan terjangkau. Jikapun ada, teknologi tersebut seringkali terbatas pada laboratorium dan tidak diaplikasikan dalam dunia nyata.
Kembali ke riset yang diterbitkan di jurnal Advanced Materials, pertanyaan yang ingin dijawab dalam penelitian tersebut adalah, ‘Apakah benar-benar dibutuhkan laser femtosecond intensitas tinggi untuk mencetak logam pada skala nano?’. Hipotesis tim penelitinya menyatakanh bahwa tidak dibutuhkan sumber cahaya tersebut untuk mendapatkan jenis pencetakan skala nanometer yang diinginkan.
Tim peneliti kemudian mencari sumber cahaya murah dan intensitas rendah yang dapat difokuskan sehingga dapat mirip dengan laser femtosecond, dipilihlah light emitting diodes superluminescent (SLEDs) karena sudah tersedia secara komersial. Namun, permasalahan utamanya adalah SLEDs mengeluarkan cahaya yang semiliar kali lebih lemah daripada laser femtosecond.
Tim peneliti tidak habis akal, mereka kemudian menciptakan teknologi pencetakan gaya proyeksi, merancang sistem yang mengubah gambar digital menjadi gambar optik dan menampilkannya pada permukaan kaca. Sistem tersebut beroperasi seperti proyektor digital tetapi menghasilkan gambar yang lebih tajam. Mereka memanfaatkan sifat unik cahaya superluminescent untuk menghasilkan gambar yang tajam dengan cacat/aberasi minimal. Kemudian, mereka mengembangkan tinta yang terdiri dari garam logam dan menambahkan bahan kimia lain untuk memastikan cairan tersebut dapat menyerap cahaya. Ketika cahaya dari sistem proyeksi menyentuh larutan, hal tersebut menyebabkan reaksi kimia yang mengubah larutan garam menjadi logam. Partikel logam melekat pada permukaan kaca, dan gaya adhesi partikel logam menciptakan nanostruktur. Dikarenakan proses pencetakan ini adalah jenis pencetakan proyeksi, maka dapat mencetak seluruh struktur sekaligus, bukan titik demi titik seperti nanopartterning sehingga dapat menjadi jauh lebih cepat.
Setelah berhasil menguji dengan teknik tersebut, tim peneliti menemukan bahwa pencetakan gaya proyeksi mungkin untuk dilakukan bahkan dengan cahaya intensitas rendah, tetapi hanya jika gambar tersebut tajam dan fokus. Tim peneliti juga meyakini bahwa peneliti lain dapat dengan mudah mengulangi pekerjaan mereka menggunakan perangkat keras yang tersedia secara komersial.
Berbeda dengan laser femtosecond yang mahal dan membutuhkan miliaran rupiah, jenis SLED yang digunakan oleh tim peneliti untuk mencetak nanostruktur hanya memiliki biaya sekitar $3,000 atau sekitar Rp. 47juta. Dengan adanya inovasi ini, tim peneliti berharap dapat mendemokratisasi kemampuan pencetakan nanostruktur logam dan membuka pintu untuk akses lebih besar ke produksi teknologi canggih dengan biaya rendah.
Semoga penelitian ini dapat terus dikembangkan dan digunakan di Indonesia ya Sobat Warstek!
Referensi
Jungho Choi, Sourabh K. Saha. Scalable Printing of Metal Nanostructures through Superluminescent Light Projection. Advanced Materials, 2023; 36 (3) DOI: 10.1002/adma.202308112
Warung Sains Teknologi (Warstek) adalah media SAINS POPULER yang dibuat untuk seluruh masyarakat Indonesia baik kalangan akademisi, masyarakat sipil, atau industri.