Lidah buaya terus menunjukkan potensi yang jauh melampaui fungsinya sebagai tanaman obat dan bahan minuman. Selama puluhan tahun, masyarakat memanfaatkan tanaman ini untuk membantu merawat kulit, mempercepat penyembuhan luka, serta menjadi bahan berbagai produk makanan dan kosmetik. Kini, para ilmuwan berhasil membawa lidah buaya ke tingkat yang sama sekali berbeda. Mereka mengubah gel lidah buaya menjadi material berukuran nano yang mampu memancarkan cahaya dan bekerja sebagai sensor untuk mendeteksi perubahan suhu, tingkat keasaman, serta keberadaan ion besi. Penelitian ini menunjukkan bahwa bahan alami yang sederhana ternyata dapat menjadi dasar pengembangan teknologi sensor canggih yang lebih ramah lingkungan dan berbiaya rendah.
Penelitian yang dipublikasikan pada tahun 2026 dalam jurnal Scientific Reports melaporkan keberhasilan pembuatan carbon dots atau titik karbon menggunakan gel lidah buaya sebagai sumber karbon alami. Carbon dots merupakan nanopartikel karbon yang memiliki kemampuan memancarkan cahaya ketika disinari dengan cahaya tertentu. Para peneliti tidak hanya berhasil menghasilkan material dengan kualitas fluoresensi yang tinggi, tetapi juga menunjukkan bahwa material tersebut dapat digunakan sebagai sensor multifungsi yang sangat sensitif terhadap perubahan suhu, nilai pH, dan ion besi valensi tiga atau Fe³⁺.
Baca juga artikel tentang: Merkurius: Planet Di Tata Surya yang Seharusnya Tidak Ada
Carbon dots menjadi salah satu material yang paling banyak diteliti dalam dunia nanoteknologi selama beberapa tahun terakhir. Ukurannya hanya beberapa nanometer, atau sekitar puluhan ribu kali lebih kecil daripada diameter rambut manusia. Walaupun ukurannya sangat kecil, material ini memiliki sifat optik yang sangat menarik. Ketika menerima energi dari cahaya, carbon dots memancarkan cahaya kembali dengan intensitas tertentu. Fenomena ini dikenal sebagai fluoresensi.
Kemampuan memancarkan cahaya membuat carbon dots sangat cocok digunakan sebagai sensor. Berbeda dengan sensor elektronik biasa yang mengukur perubahan arus listrik atau tegangan, sensor berbasis carbon dots memanfaatkan perubahan intensitas cahaya. Ketika lingkungan di sekitarnya berubah, sifat fluoresensinya juga berubah. Perubahan tersebut dapat diukur menggunakan alat optik sehingga berbagai parameter dapat dideteksi dengan tingkat sensitivitas yang sangat tinggi.
Selama ini banyak carbon dots dibuat menggunakan bahan kimia sintetis atau prekursor berbasis petrokimia. Walaupun metode tersebut menghasilkan material berkualitas tinggi, proses produksinya sering membutuhkan bahan baku yang mahal, penggunaan bahan kimia tambahan, serta menghasilkan limbah yang kurang ramah lingkungan. Para peneliti dalam studi ini memilih pendekatan yang berbeda dengan memanfaatkan gel lidah buaya sebagai sumber karbon alami. Tanaman ini mudah diperoleh, dapat diperbarui, dan tersedia dalam jumlah melimpah di berbagai wilayah tropis sehingga berpotensi menjadi bahan baku yang lebih berkelanjutan.
Untuk mengubah gel lidah buaya menjadi carbon dots, para peneliti menggunakan metode hidrotermal satu tahap. Pada metode ini, gel lidah buaya dipanaskan di dalam wadah tertutup pada suhu tinggi sehingga molekul organiknya mengalami perubahan struktur dan membentuk nanopartikel karbon. Keunggulan metode ini adalah prosesnya relatif sederhana karena tidak membutuhkan banyak bahan tambahan maupun tahapan sintesis yang rumit. Pendekatan tersebut juga lebih sesuai dengan konsep kimia hijau yang berusaha mengurangi penggunaan bahan berbahaya selama proses produksi material.
Tim peneliti kemudian mengoptimalkan kondisi sintesis dengan mengubah suhu pemanasan mulai dari 180 hingga 240 derajat Celsius. Mereka juga memvariasikan lama reaksi antara empat hingga enam belas jam. Setiap kombinasi suhu dan waktu menghasilkan carbon dots dengan karakteristik yang berbeda sehingga diperlukan pengujian untuk menentukan kondisi terbaik.
Setelah carbon dots berhasil dibuat, para peneliti melakukan berbagai karakterisasi menggunakan peralatan laboratorium modern. Mereka menggunakan spektroskopi ultraviolet dan cahaya tampak untuk mempelajari kemampuan menyerap cahaya. Spektroskopi fotoluminesensi digunakan untuk mengukur cahaya yang dipancarkan oleh carbon dots. Mikroskop elektron transmisi dimanfaatkan untuk melihat ukuran dan bentuk nanopartikel secara langsung. Selain itu, difraksi sinar X dan spektroskopi inframerah digunakan untuk mempelajari struktur serta gugus kimia yang terdapat pada permukaan material.
Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa carbon dots berhasil terbentuk dengan ukuran yang seragam dan tersebar merata. Material tersebut memiliki struktur amorf, yaitu tidak membentuk susunan kristal yang teratur. Permukaannya juga mengandung berbagai gugus kimia yang berperan penting dalam menghasilkan sifat fluoresensi sekaligus meningkatkan interaksi dengan molekul lain di sekitarnya.
Salah satu tujuan utama penelitian ini adalah memperoleh carbon dots dengan kemampuan memancarkan cahaya sebaik mungkin. Untuk mengukurnya, para peneliti menggunakan parameter yang disebut photoluminescence quantum yield. Nilai ini menunjukkan seberapa efisien material mengubah cahaya yang diterima menjadi cahaya yang dipancarkan kembali. Semakin tinggi nilainya, semakin terang cahaya yang dihasilkan sehingga material menjadi lebih sensitif ketika digunakan sebagai sensor.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi pemanasan pada suhu 240 derajat Celsius selama dua belas jam menghasilkan carbon dots dengan nilai photoluminescence quantum yield tertinggi. Oleh karena itu, kondisi tersebut dipilih sebagai formulasi terbaik untuk berbagai pengujian sensor berikutnya.
Kemampuan pertama yang diuji adalah pendeteksian suhu. Para peneliti menemukan bahwa intensitas cahaya carbon dots menurun secara bertahap ketika suhu meningkat dari sekitar 25 hingga 120 derajat Celsius. Hubungan tersebut berlangsung secara konsisten sehingga perubahan intensitas cahaya dapat digunakan sebagai indikator suhu. Temuan ini membuka peluang penggunaan carbon dots sebagai sensor suhu optik pada berbagai perangkat berukuran kecil yang sulit dijangkau oleh sensor konvensional.
Kemampuan kedua adalah mendeteksi tingkat keasaman atau pH. Nilai pH menjadi parameter yang sangat penting dalam berbagai bidang, mulai dari kesehatan, industri makanan, hingga pemantauan kualitas lingkungan. Dalam penelitian ini, carbon dots mampu mendeteksi perubahan pH mulai dari pH 3 hingga pH 12 melalui perubahan rasio intensitas cahaya yang dipancarkan. Para peneliti bahkan memperoleh dua kurva kalibrasi yang memudahkan pengukuran pada rentang pH yang berbeda sehingga sensor menjadi lebih fleksibel untuk berbagai aplikasi.
Keunggulan lain yang paling menarik adalah kemampuan carbon dots mengenali ion besi valensi tiga atau Fe³⁺ dengan tingkat selektivitas yang sangat tinggi. Ion besi memang diperlukan oleh tubuh manusia dalam jumlah tertentu, tetapi konsentrasinya juga perlu dipantau dalam berbagai sampel biologis maupun lingkungan. Ketika ion Fe³⁺ hadir di dalam larutan, cahaya fluoresensi dari carbon dots hampir sepenuhnya menghilang. Fenomena tersebut dikenal sebagai quenching. Menariknya, perubahan serupa hampir tidak terjadi ketika carbon dots dicampurkan dengan ion logam lain sehingga sensor mampu membedakan ion besi dari berbagai unsur lainnya.
Penelitian ini juga menunjukkan bahwa carbon dots mampu mendeteksi ion Fe³⁺ dalam konsentrasi yang sangat rendah. Batas deteksinya mencapai sekitar 16,15 nanomolar. Nilai tersebut termasuk salah satu yang paling sensitif untuk carbon dots yang dibuat menggunakan bahan alami melalui metode hidrotermal. Sensitivitas tinggi ini memberikan peluang besar bagi pengembangan alat deteksi pencemaran logam maupun perangkat diagnostik yang membutuhkan pengukuran dalam jumlah sangat kecil.
Kemampuan mendeteksi suhu, pH, dan ion besi dalam satu material menjadikan carbon dots dari lidah buaya sebagai sensor multifungsi. Biasanya setiap sensor hanya dirancang untuk satu jenis pengukuran. Dengan pendekatan ini, satu material dapat menjalankan beberapa fungsi sekaligus sehingga ukuran perangkat dapat diperkecil dan biaya produksinya berpotensi menjadi lebih rendah.
Pemanfaatannya sangat luas. Dalam bidang kesehatan, carbon dots berpotensi digunakan untuk memantau perubahan pH pada jaringan tubuh, mendeteksi ion logam dalam cairan biologis, maupun mendukung pengembangan biosensor generasi baru. Dalam bidang lingkungan, sensor dapat membantu memantau kualitas air dan mendeteksi pencemaran logam berat. Sementara itu, pada sektor industri, material ini dapat dimanfaatkan untuk mengawasi proses produksi yang memerlukan pengukuran suhu dan keasaman secara cepat dan akurat.
Walaupun hasil penelitian ini sangat menjanjikan, penelitian masih berada pada tahap pengembangan material dan pengujian laboratorium. Para peneliti belum mengintegrasikan carbon dots tersebut ke dalam perangkat komersial maupun mengujinya pada kondisi penggunaan nyata. Oleh karena itu, penelitian lanjutan masih diperlukan sebelum teknologi ini dapat diterapkan secara luas.
Penelitian ini memperlihatkan bahwa lidah buaya bukan hanya tanaman yang bermanfaat bagi kesehatan, tetapi juga sumber bahan baku yang menjanjikan bagi perkembangan nanoteknologi. Melalui proses sintesis yang sederhana dan ramah lingkungan, gel lidah buaya berhasil diubah menjadi carbon dots yang mampu mendeteksi suhu, tingkat keasaman, dan ion besi dengan sensitivitas tinggi. Temuan ini menjadi contoh bagaimana kekayaan hayati dapat melahirkan inovasi teknologi yang tidak hanya canggih, tetapi juga lebih berkelanjutan dan berpotensi memberikan manfaat besar bagi dunia kesehatan, industri, dan lingkungan.
Baca juga artikel tentang: AI yang Terlihat Pintar Tapi Bisa Keliru, Ini Penjelasan Ilmiahnya
REFERENSI:
Rezk, A dkk. 2026. Aloe vera derived carbon dots as multifunctional fluorescent probe for temperature, pH, and ferric ion sensing. Scientific Reports 16 (1), 2600.
