## PENELITIAN BAHAN NANO (NANOMATERIAL) DI BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

## PramuditaAnggraita
Deputi Bidang PDT - BATAN Jl. Mampang Prapatan, Jakarta

## PENDAHULUAN
Menurut US
Government’s National Nanotechnology Initiative (NNI), teknologi nano didefinisikan sebagai: Pengembangan penelitian dan teknologi pada tingkat atom, molekul dan molekul makro pada ukuran 1 – 100 nanometer (10 -9 m), untuk memperoleh pemahaman dasar terhadap gejala dan bahan-bahan pada ukuran nano dan untuk menciptakan dan menggunakan struktur, peralatan, dan sistem yang mempunyai sifat dan fungsi yang baru karena ukurannya yang kecil dan/atau medium
Karena sejumlah prinsip ilmiah yang menjadi dominan pada ukuran nano, bahan nano dapat mempunyai sifat-sifat yang sangat berbeda dengan sifat- sifatnya dalam bentuk curah ( bulk ): lebih kuat, lebih ringan, lebih menghantarkan listrik, lebih bersifat magnetik, sifat optis yang dapat ditala ( tunable ), lebih berpori, isolasi termal lebih baik, kurang korosif atau lebih tahan terhadap korosi.
Bahan nano mempunyai potensi untuk mendeteksi perubahan elektris molekul biologis dan mendeteksi (diagnosis) atau mengobati (terapi) suatu penyakit.
Bahan nano dapat diperoleh dengan : metode atas-bawah ( top-down ) : bahan mikro (10 -6 m) diubah ke ukuran nano. Metode bawah-atas ( bottom-up ): atom-atom/molekul-molekul kecil ukuran piko (10 -12 m) dikonstruksi atau terkonstruksi-diri ( self-assembled ) ke tingkat nano.
Kehidupan kumpulan bahan molekuler yang dapat mengkonstruksi-diri ( self-assemble ), mengatur-diri ( self regulate ), dan merusak-diri ( self-destroy ), maka kemampuan untuk mendeteksi dan mengendalikan bahan-bahan biologis dan non-biologis pada tingkat ini merupakan apa yang ingin diperoleh dengan teknologi nano.
Nanoteknologi merupakan salah satu bidang yang berkembang sangat cepat dan berpengaruh pada perkembangan kesehatan, produksi pangan, aplikasi energi, dan teknologi yang lain. Pemanfatan teknik nuklir untuk memperoleh bahan dalam ukuran skala nanometer ini sangat dimungkinkan dan menjadi salah satu bidang yang dikembangkan. Penggunaan teknologi radiasi, seperti sinar-x, berkas elektron maupun ion, dan neutron merupakan beberapa cara untuk mendapatkan material 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 medis misalnya untuk radiofarmaka untuk diagnostik (untuk bahan kontras dalam identifikasi tumor dengan metode MRI) juga untuk terapi (penghancuran sel-sel kanker memanfaatkan radioisotop, dengan sistem hypertermia , ataupun dengan menggunakan obat-obatan anti kanker yang dikombinasikan dengan bahan partikel magnet sebagai media tranportasinya).
Penelitian bahan nano di Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) menggunakan fasilitas yang ada di Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) dan Pusat Reaktor Serba Guna (PRSG) di Puspiptek, Serpong; Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) di Yogyakarta, Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri (PTNBR) di Bandung, dan Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi (PATIR) di Pasar Jum’at.

## PENELITIAN BAHAN MAGNET PARTIKEL NANO DI PTBIN
• Sejak 1993 hingga sekarang dilakukan penelitian dan pengembangan Bahan Magnet Permanen berbasis RE-TM dan ferit, Bahan Magnet Lunak berbasis Fe, dan Bahan Sensor Magnetik.
• Mulai tahun 2006-2010 dilakukan penelitian dan pengembangan bahan magnet partikel nano yang mengarah pada pemakaian untuk MRI dan radioterapi.
• Pembuatan microsphere berbasis PLA ( polylactic acid ) (kerjasama PTBIN dengan Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka/PRR-BATAN) sebagai transporter 165 Ho (holmium).
Gambar 1 . Foto SEM dari microsphere berbasis PLA (PLA-MS). (a). tanpa 165Ho (b) dengan 165Ho. Perbesaran 500 kali. (Sudaryanto dkk.)

## 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,alat ukur magnetoresistan, difraktometer/spektrometer neutron.

## TRANSMUTASI NEUTRON UNTUK SILICON DOPING DI PRSG
Proses doping dengan transmutasi neutron terjadi jika silikon kemurnian tinggi diiradiasi dalam fluks neutron termal. Neutron termal bereaksi dengan atom 30 Si, yang memiliki kelimpahan 3% dalam Si murni. Reaksi menghasilkan 31 Si, yang memiliki rasio neutron/proton yang tinggi sehingga mengubah sebuah neutron menjadi proton dengan memancarkan sinar beta dan berubah menjadi atom 31 P, yang merupakan bahan doping dalam silikon. Silikon yang telah terdoping digunakan untuk berbagai komponen elektronik seperti transistor, diode, dan chip IC. Skema doping silikon dengan transmutasi neutron 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 PTABP YOGYAKARTA
• implantor ion 100 keV untuk implantasi ion N dan P untuk mengubah sifat permukaan bahan sehingga lebih keras dan tahan korosi hingga kedalaman 50 – 200 nm.
• akselerator elektron 300 keV/10 mA untuk penelitian pembuatan hidrogel/nanogel dari crosslinking polimer hidrofil dan polimer lateks untuk vulkanisasi bebas bahan alergen (bersama PATIR, Pasar Jum’at)

## PENELITIAN BAHAN NANO DI PTABP YOGYAKARTA

## PENELITIAN BAHAN NANO DI PTNBR BANDUNG
Penelitian yang dilakukan dalam rangka sasaran utama kesehatan 2005-2010 adalah pembuatan bahan Human Serum Albumine HSA-nanosphere dengan ukuran 30-200 nm, yang kemudian ditandai dengan
Gambar 4 . Implantor 1000 KeV
Gambar 5 . Mesin berkas elektron 350 KeV/10 mA

## KESIMPULAN
Berbagai fasilitas di BATAN telah dan dapat digunakan untuk penelitian berbagai bahan nano, terutama fasilitas khusus yang hanya terdapat di BATAN seperti fasilitas hamburan neutron untuk karakterisasi bahan, reaktor nuklir sebagai sumber neutron, iradiator gama, dan akselerator.
Dengan kerjasama yang saling menguntungkan, pemanfaatan fasilitas ini oleh mitra dalam dan luar negeri akan sangat bermanfaat dalam memajukan penelitian dan pengembangan bahan nano dan teknologi nano pada umumnya.
radioisotop 99m Tc menjadi radiofarmaka 99m TcHSAuntuk terapi kanker hati dan diagnosis menyumbatan arteri.

## PENELITIAN BAHAN NANO DI PATIR, PASAR JUMAT

## Bahan nano yang diteliti di PATIR
Pasar Jumat dilakukan
bersama
PTBIN
dengan menggunakan fasilitas iradiator gamma yang ada di PATIR menghasilkan bahan polimer biodegradable.
Selain itu dengan mesin berkas elektron di PTAPB Yogyakarta juga dilakukan penelitian pembuatan hidrogel/nanogel dari crosslinking polimer hidrofil untuk pembalut luka dan polimer lateks untuk vulkanisasi bebas bahan alergen.
Gambar 6 . Hidrogel steril pembalut luka.
Gambar 7 . Aplikasi radioisotop dalam kesehatan.