Nanopartikel

Nanopartikel adalah partikel yang berukuran antara 1 dan 100 nanometer. Dalam nanoteknologi, suatu partikel didefinisikan sebagai objek kecil yang berperilaku sebagai satu kesatuan terhadap sifat dan transportasinya. Partikel lebih jauh diklasifikasikan menurut diameternya.Module 3: Characteristics of Particles – Particle Size Categories. epa.gov Partikel ultrahalus serupa dengan nanopartikel dan berukuran antara 1 dan 100 nanometer, partikel halus berukuran antara 100 dan 2,500 nanometer, dan partikel kasar berukuran antara 2,500 dan 10,000 nanometer.

Penelitian ilmiah tentang nanopartikel sangat intensif karena mereka memiliki banyak aplikasi potensial dalam kedokteran, fisika, optika, dan elektronika.

 Definisi 

Istilah "nanopartikel" tidak biasanya diterapkan untuk molekul individu; biasanya mengacu pada material anorganik.

Alasan untuk definisi sinonim dari nanopartikel dan partikel ultrahalus adalah bahwa, selama tahun 1970-an dan 80-an, ketika studi fundamental menyeluruh pertama terhadap "nanopartikel" sedang berlangsung di Amerika Serikat (oleh Granqvist dan Buhrman) dan Jepang, (dalam Proyek ERATO) mereka disebut sebagai "partikel ultrahalus" (Ultrafine Particle, UFP). Namun, selama tahun 1990-an ketika National Nanotechnology Initiative diluncurkan di Amerika Serikat, nama baru, "nanopartikel," telah menjadi lebih umum (misalnya, lihat paper penulis senior yang sama pada 20 tahun kemudian yang membahas masalah yang sama, ukuran distribusi lognormal ). Nanopartikel dapat menunjukkan sifat yang berkaitan dengan ukuran yang berbeda secara signifikan dari yang baik partikel halus atau material ruah.ASTM E 2456 – 06 Standard Terminology Relating to Nanotechnology

Nanokluster memiliki setidaknya satu dimensi antara 1 dan 10 nanometer dan suatu distribusi ukuran yang sempit. Bubuk nano merupakan gumpalan partikel ultrahalus, nanopartikel, atau nanokluster. Kristal tunggal yang berukuran nanometer, atau domain tunggal partikel ultrahalus, sering disebut sebagai kristal nano.

 Kejadian dan Bentuk 
Nanopartikel dapat memasuki lingkungan melalui dua cara utama: secara alami dan melalui aktivitas antropogenik (akibat perbuatan manusia). Sumber alami nanopartikel meliputi virus, letusan gunung berapi, dan kebakaran hutan. Sementara itu, sumber antropogenik mencakup emisi dari asap knalpot kendaraan dan kegiatan industri, termasuk jelaga industri yang merupakan partikel karbon berukuran sangat kecil dan juga dapat terbentuk selama proses pembakaran.

Selain nanopartikel yang terjadi secara alami atau sebagai produk sampingan, terdapat pula nanopartikel sintetis. Nanopartikel sintetis adalah partikel yang diproduksi secara artifisial dengan tujuan untuk memiliki sifat dan/atau fungsi baru yang spesifik, seperti konduktivitas listrik atau reaktivitas kimia. Berdasarkan sifat kimia dan fisiknya, nanopartikel sintetis dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kelompok yang banyak digunakan dalam penelitian dan aplikasi, antara lain:

 Oksida logam dan semi-logam (seperti silikon dioksida (SiO₂), titanium dioksida (TiO₂), aluminium oksida (Al₂O₃), oksida besi (Fe₂O₃ atau Fe₃O₄), seng oksida (ZnO), serta zeolit dan bahan mesopori berbasis silikon lainnya seperti MCM-41 atau SBA-15)
 Semikonduktor (seperti kadmium telurida (CdTe), kadmium selenida (CdSe), silikon)
 Logam (seperti emas (Au), perak (Ag), besi (Fe))
 Sulfida logam
 Nanoplastik

Nanopartikel yang mengandung karbon dapat hadir dalam berbagai bentuk, termasuk:

 Fullerene (contoh: buckminsterfullerene C₆₀)
 Nanotube karbon (berdinding tunggal dan ganda)
 Grafena
 Serat nano polimer (seperti dendrimer dan kopolimer blok)
 Karbon hitam
 Karbon seperti berlian
 Karbon seperti bawang

 Sifat 
jmpl|280px|Bubuk nano silikon
jmpl|ka|280px|1 kg partikel sebesar 1 mm3 memiliki luas permukaan yang sama dengan 1 mg partikel berukuran 1 nm3
Nanopartikel adalah kepentingan ilmiah yang besar karena mereka, pada dasarnya, menjadi jembatan antara material ruah dan struktur atom atau molekul. Suatu material ruah harus memiliki sifat fisik yang konstan terlepas dari ukurannya, tetapi pada skala nano sifat yang tergantung pada ukuran sering diamati. Dengan demikian, sifat material berubah ketika ukuran mereka mendekati skala nano dan ketika persentase dari permukaan dalam hubungannya dengan persentase volume material menjadi signifikan. Untuk material ruah yang lebih besar dari satu mikrometer (atau mikron), persentase permukaan tidak signifikan dalam kaitannya dengan volume dalam sebagian besar materi. Oleh karena itu sifat yang menarik dan kadang-kadang tak terduga dari nanopartikel adalah sebagian besar disebabkan oleh luas permukaan yang besar pada material, yang mendominasi kontribusi yang diberikan oleh sebagian kecil dari materi.

jmpl|200px|kiri|Nanopartikel semikonduktor (titik kuantum) timbal sulfida dengan pasivasi sempurna oleh asam oleat, oleil amina dan ligan hidroksil (ukuran ~5nm)
Nanopartikel sering memiliki sifat optik yang tak terduga karena mereka cukup kecil untuk membatasi elektron dan menghasilkan efek kuantum. Misalnya, nanopartikel emas tampak merah pekat hingga hitam dalam larutan. Nanopartikel emas berwarna kuning dan silikon abu-abu berwarna merah. Nanopartikel emas mencair pada suhu yang lebih rendah (~300 °C untuk ukuran 2.5 nm) daripada lempengan emas (1064 °C);.
Penyerapan radiasi matahari jauh lebih tinggi dalam material yang terdiri dari nanopartikel daripada dalam film tipis pada lembaran kontinu dari material. Baik dalam PV surya dan aplikasi panas matahari, pengendalian ukuran, bentuk, dan material dari partikel, dimungkinkan untuk mengendalikan penyerapan surya.

Nanopartikel logam, dielektrik, dan semikonduktor telah dibuat, begitu pula dengan struktur hibridnya (misalnya, nanopartikel kulit-inti). Nanopartikel yang terbuat dari bahan semikonduktor juga dapat diberi label titik kuantum jika mereka cukup kecil (biasanya sub 10 nm) di mana kuantisasi dari tingkat energi elektronik terjadi. Partikel nano tersebut digunakan dalam aplikasi biomedis sebagai pembawa obat atau agen pencitraan.

Nanopartikel semi padat dan lembut telah diproduksi. Suatu prototipe nanopartikel yang bersifat semi-padat merupakan liposom. Berbagai jenis nanopartikel liposom saat ini digunakan secara klinis sebagai sistem pengiriman untuk obat antikanker dan vaksin.

Nanopartikel dengan satu separuh hidrofilik dan separuh lainnya hidrofobik disebut partikel Janus dan sangat efektif untuk menstabilkan emulsi. Mereka dapat merakit diri pada antarmuka air/minyak dan bertindak sebagai surfaktan padat.

 Aplikasi 

 Laser 

Penggunaan nanopartikel pada laser poli(metil metakrilat) (PMMA) terdoping-pewarna didemonstrasikan pada tahun 2003 dan telah terbukti meningkatkan efisiensi konversi dan mengurangi divergensi sinar laser. Peneliti mengaitkan pengurangan dalam divergensi berkas untuk meningkatkan karakteristik dn/dT dari nanokomposit organik-anorganik terdoping-pewarna. Komposisi optimum yang dilaporkan oleh para peneliti ini adalah 30% w/w SiO2 (~ 12 nm) dalam PMMA terdoping-pewarna.

 Medis 

 Liposom
 Dendrimer
 Nanopartikel besi oksida
 Obat nano
 Konjugat polimer-obat
 Nanopartikel polimerik

 Lihat pula 

 Karbon nanofiber
 Karbon nanotube
 Keramik
 Kimia nano
 Kristal nano
 Pelapis
 Koloid
 Kristal
 Fullerene
 Galium selenida
 Indium selenida
 Liposom
 Nanobioteknologi
 Nanofluida
 Nanogeosains
 Nanomaterial
 Nanoteknologi
 Silikon
 Sensor nano
 Teknologi nano hijau

 Referensi 

 Bacaan lebih lanjut 


 Nanoparticles Used In Solar Energy Conversion (ScienceDaily).
 Nanoparticles: An occupational hygiene review by RJ Aitken and others. Health and Safety Executive Research Report 274/2004
 EMERGNANO: A review of completed and near completed environment, health and safety research on nanomaterials and nanotechnology  by RJ Aitken and others.
 High transmission Tandem DMA for nanoparticle studies by SEADM, 2014.

 Pranala luar 

 Lectures on All Phases of Nanoparticle Science and Technology
 ENPRA – Risk Assessment of Engineered NanoParticles EC FP7 Project led by the Institute of Occupational Medicine