Grafena merupakan alotrop karbon yang berbentuk lembaran datar tipis di mana setiap atom karbon memiliki ikatan sp2 dan dikemas rapat dalam bentuk kisi kristal seperti sarang lebah. Ia dapat dilihat sebagai sebuah jaring-jaring berskala atom yang terdiri dari atom karbon beserta ikatannya. Nama grafena berasal dari GRAPHITE + -ENE; grafit sendiri terdiri dari banyak lembaran grafena yang ditumpuk secara bersama. Pada tahun 2010 Andre Geim dan Konstantin Novoselov mendapat hadiah Nobel di bidang kimia karena karyanya dalam mengembangkan grafena 2 dimensi.Ikatan karbon-karbon pada grafena adalah sekitar 0,142 nm. Grafena merupakan unsur struktur dasar dari alotrop karbon, meliputi grafit, tabung nano karbon, dan fulerena. Grafena juga dapat dianggap sebagai molekul aromatik yang sangat besar, yang merupakan kelompok senyawa hidrokarbon polisiklik aromatik datar.Sejarah penemuan grafenaPada tahun 2004 kelompok riset dari Universitas Manchester yang dipimpin oleh Andre K. Geim dan Kostya Novoselov menemukan suatu bahan semikonduktor yang disebut "Graphene". Bahan yang merupakan alotrop karbon ini mempunyai ketebalan hanya satu atom saja, yaitu karbon yang disusun menyamping pada kisi yang menyerupai sarang lebah dan diperkirakan sebagai bahan semikonduktor tertipis di Dunia. Lapisan tunggal dari grafit sebelumnya (sekitar tahun 1970an) ditumbuhkan secara epitaksial di atas material-material lainnya dan biasa di sebut "grafena epitaksial". Grafena epitaksial ini mengandung lapisan setebal satu atom berbentuk heksagonal dengan ikatan sp2 antar atom karbonnya. Pada proses penumbuhan kristal grafena ini terjadi transfer muatan dari substrat ke grafena epitaksial, dan dalam beberapa kasus terjadi hibridisasi orbital d dari atom substrat dengan orbital pi dari grafena, yang secara signifikan mengubah struktur elektronik grafena.Penjelasan

Grafena yang sempurna secara eksklusif terdiri dari sel-sel yang berbentuk heksagonal; sel berbentuk segi lima dan segi tujuh merupakan sel yang cacat. Jika terdapat sel bersegi lima yang terisolasi , maka bidang akan mengkerut menjadi berbentuk kerucut; penyisipan 12 segi lima akan membentuk fulerena. Demikian pula, penyisipan sel segi tujuh yang terisolasi menyebabkan lembaran menjadi berbentuk pelana. Penambahan yang terkontrol dari segi lima dan segi tujuh memungkinkan terbentuknya berbagai bentuk komplek, misalnya carbon nanobud. Tabung nano karbon berdinding tunggal dapat dianggap sebagai silinder grafena; yang sebagian kecil memiliki tutup berbentuk setengah bola (yang melibatkan 6 segi lima) di setiap ujungnya.Sintesis Grafena

Telah diperhitungkan bahwa fragmen-fragmen kecil lembaran grafena dihasilkan (bersamaan dengan serpihan lainnya) ketika grafit dikikis, misalnya ketika menggambar garis dengan pensil.[1] Namun, fisikawan dari Universitas Manchester dan Institute for Microelectronics Technology, Chernogolovka, Russia yang pertama kali mengisolasi dan mempelajari grafena (daripada hidrokarbon aromatik polisiklik) pada tahun 2004. Selain itu pada publikasi dalam jurnal ilmiah Science[2], mereka juga mendefinisikan grafena sebagai:Graphene is the name given to a single layer of carbon atoms densely packed into a benzene-ring structure, and is widely used to describe properties of many carbon-based materials, including graphite, large fullerenes, nanotubes, etc. (e.g., carbon nanotubes are usually thought of as graphene sheets rolled up into nanometer-sized cylinder (geometry)|cylinders). Planar graphene itself has been presumed not to exist in the free state, being unstable with respect to the formation of curved structures such as soot, fullerenes, and nanotubes.Grafena sampai saat ini merupakan bahan paling mahal di Bumi, dengan sebuah sampel yang dapat diletakkan di potongan rambut manusia memakan biaya lebih dari $1.000 (April 2008).[3] Harga grafena dapat menurun secara dramatis apabila metode produksi komersial dikembangkan di masa depan.Pertumbuhan epitaksialMetode ini pada prinsipnya menggunakan suatu substrat sebagai bibit pertumbuhan grafena. Hal ini dikenal sebagai pertumbuhan epitaksial. Metode ini mempunyai kelemahan diantaranya tidak menghasilkan lembaran-lembaran grafena dengan ketebalan yang seragam. Selain itu ikatan antara lembaran grafena bagian bawah dengan substrat dapat memengaruhi sifat-sifat lapisan karbon.[4]Reduksi Silikon KarbidaSintesis grafena dapat juga dilakukan dengan metode reduksi silikon karbida, yaitu dengan cara memanaskan silikon karbida pada temperatur tinggi (1100 C) untuk mereduksinya menjadi grafena. Proses ini menghasilkan sampel berukuran kecil yang tidak memungkinkannya digunakan pada teknik fabrikasi kebanyakan aplikasi elektronik.Reduksi HidrazinaPara peneliti telah mengembangkan suatu metode meletakkan kertas grafena oksida dalam larutan hidrazin murni (suatu senyawa kimia yang mengandung nitrogen dan hidrogen) yang akan mereduksi kertas grafit oksida menjadi grafena berlapis tunggal.[5]Reduksi etanolPublikasi baru-baru ini telah menjelaskan proses sintesis grafena dalam jumlah gram, yaitu dengan mereduksi etanol oleh logam natrium, diikuti dengan pirolisis produk etoksida, kemudian mencucinya dengan air untuk menghilangkan garam-garam natrium.[6]Sifat-sifat grafena

Struktur atomStruktur atom grafena berlapis tunggal dikaji dengan menggunakan mikroskop elektron transmisi (Bahasa Inggris: Transmission electron microscope) dengan lembar grafena disuspensi di antara kisi logam.[7] Pola=pola difraksi elektron menunjukkan kisi heksagonal grafena, seperti yang diharapkan. Grafena yang tersuspensi juga menunjukkan adanya "riakan" (rippling) pada lembaran datar grefena tersebut, dengan amplitudi sekitar satu nanometer. Secara intrinsik, riakan ini diakibatkan oleh ketidakstabilan kristal dua dimensi,[8][9][10] ataupun secara ekstrinsik berasal dari kotoran yang terlihat pada gambar TEM grafena. Gambar beresolusi atom dalam ruang nyata dari grafena berlapis tunggal pada substrat silikon dioksida didapatkan[11][12] dengan menggunakan mikroskop penerowongan payaran (scanning tunneling microscope). Grafena yang diproses menggunakan teknik litografi diselimuti oleh residu fotoresistor, yang harus dibersihkan untuk mendapatkan gambar beresolusi atomik.[11] Residu tersebut kemungkinan merupakan "adsorbat" yang terpantau pada gambar TEM, dan dapat menjelaskan riakan yang terpantau pada grafena. Riakan grafena pada permukaan silikon dioksida ditentukan oleh konformasil grafena terhadap silikon dioksida, dan bukan merupakan efek intrinsik.[11]Sifat ElektronikGrafena sangat berbeda dari kebanyakan bahan tiga dimensi konvensional. Secara intrinsik, grafena merupakan semilogam atau semikonduktor bersela energi nol. Hubungan E-k grafena adalah linear untuk energi rendah yang berada dekat dengan enam sudut zona Brilloiun heksagonal dua dimensi, mengakibatkan massa efektif elektron dan lubang heksagonalnya nol. [13] Oleh karena hubungan "dispersi" relatif linear ini pada energi rendah, elektron dan lubang yang dekat enam titik ini memiliki sifat-sifat partikel relativistik yang dijelaskan oleh persamaan Dirac untuk partikel dengan spin 1 / 2. [14] Oleh karena itu, elektron dan lubang heksagonalnya disebut fermion Dirac, dan enam sudut dari zona Brillouin disebut titik Dirac.[13] Persamaan yang menjelaskan hubungan E-k adalah ; dimana adalah kecepatan Fermi yang nilainya sekitar [14]Sifat optik

Foto grafena pada cahaya terpancara. Kristal setebal satu atom ini dapat dilihat dengan mata telanjang karena ia menyerap kiar-kira 2,3% cahaya putih, yang merupakan kali tetapan struktur halus.Sifat-sifat elektronik grafena yang unik menyebabkannya memiliki opasitas yang tinggi untuk sebuah bahan ekalapis atomik. Ia menyerap 2,3% cahaya putih, dengan adalah tetapan struktur halus. [15][16]. Hal ini telah dikonfirmasikan secara eksperimen, tetapi pengukurannya tidak cukup akurat untuk mengijinkan kemajuan yang berarti pada teknik penentuan tetapan struktur halus lainnya.[17]Sifat MekanikGrafena merupakan bahan yang paling kuat yang diketahui oleh manusia menurut penelitian yang dikeluarkan oleh Universitas Columbia pada Augustus 2008. Namun, proses pemisahan grafena dari grafit masih memerlukan pengembangan teknologi lainnya sebelum ia cukup ekonomis untuk digunakan pada proses industri.[18]Dengan menggunakan mikroskop gaya atom, penelitian terkini tentang grafena telah dapat mengukur tetapan pegas lembaran-lembaran grafena yang disuspensi. Lembaran grafena yang diikat oleh gaya van der Waals disuspensi pada rongga-rongga silikon dioksida dimana digunakan AFM untuk menguji sifat mekanik dari grafena. Tetapan pegas yang terukur berkisar antara 1-5 N/m dengan Modulus Young sebesar 0,5 TPa, berbeda dari grafit yang meruah. Nilai-nilai yang tinggi ini, membuat grafena sangat kuat dan kaku. Sifat inilah yang memungkinkan grafena dimanfaatkan untuk aplikasi NEMS, seperti sensor tekanan, dan resonator.[19]Sebagaimana dengan bahan material lainnya, daerah-daerah tertentu pada grafena mengalami fluktuasi kuantum dan termal pada pergeseran relatifnya. Walaupun amplitudo fluktuasi ini terbatas pada struktur 3D-nya (bahkan untuk ukuran tak terhingga), teorema Mermin-Wagner menunjukkan bahwa amplitudo fulktuasi berpanjang gelombang panjang akan meningkat secara logaritmik terhadap struktur 2D-nya, sehingga ia akan menjadi tidak terbatas pada struktur yang berukuran tak terhingga. Deformasi tempatan dan regangan elastik dipengaruhi oleh divergensi yang berkisaran panjang pada pergeseran relatif ini. Dipercayai bahwa dengan struktur 2D yang cukup besar, ia akan melentuk dan mengusut membentuk struktur 3D yang berfluktuasi jika tidak terdapat tegangan lateral yang diberikan. Para peneliti telah memantau riakan pada lapisan-lapisan grafena yang disuspensi,[7] dan diajukan bahwa riakan-riakan ini diakibatkan oleh fluktuasi termal pada bahan. Oleh karena deformasi dinamis ini, terdapat perdebatan apakah grafena benar-benar berstruktur 2D.[8][9][10]Transport spin pada grafenaGrafena dianggap sebagai bahan yang ideal untuk spintronik oleh karena interaksi orbit-spin yang kecil dan hampir tidak adanya momen magnet inti dalam karbon. Injeksi spin-arus listrik dan deteksi pada grafena telah didemonstrasikan pada suhu kamar.[20][21][22] Koherensi spin yang lebih besar daripada satu telah terpantau pada suhu kamar[20] dan kontrol polaritas arus spin yang melewati gerbang listrik telah diamati pada temperatur rendah. [21]Efek MagnetikSelain mobilitasnya yang tinggi dan Konduktivitas yang minimum, grafena menunjukkan perilaku sangat menarik dalam suatu medan magnetik. Grafena menunjukkan ketidak normalan efek kuantum Hall dengan urutan dialihkan oleh . Dengan demikian, konduktivitas Hall adalah , dimana adalah index level rendah dan dengan menurunkan spin ganda akan dihasilkan faktor , ini dapat diukur pada temperatur kamar.[12] Grafena dua lapis juga menunjukkan efek kuantum Hall, tetapi dengan urutan standar dimana . Menariknya, level yang tinggi pertama adalah tidak ada, yang mengindikasikan bahwa graphene bilayer tetap pada keadaan logam dan terdapat pada titik netral.[23]Transport elektron pada grafenaTiap atom karbon dalam grafena mempunyai satu orbital s dan tiga orbital p. Satu orbital s dan dua orbital p digunakan untuk membentuk ikatan kovalen yang kuat dan tidak berkontribusi dalam konduktivitas sedangkan satu elektron bebas yang berada pada subkulit p membentuk orbital phi yang tegak lurus dengan lembaran grafena yang akhirnya akan menentukan sifat-sifat elektrik dari grafena. Elektron-elektron ini seperti tidak memiliki massa, seperti partikel-partikel tanpa massa yang digambarkan dalam teori relativitas,e=mc2. Hasil percobaan dari pengukuran transpor elektron menunjukkan bahwa grafena memiliki mobilitas elektron yang tinggi pada suhu ruang dengan nilai lebih dari 15.000cm2 V-1 s-1.[12]Oksida GrafenaDengan mengoksidasi secara kimiawi grafena dan kemudian merendamnya di air, lapisan-lapisan grafena akan membentuk lembaran single dengan ikatan yang sangat kuat. Lembaran-lembaran ini disebut Graphene Oxida Paper dengan keteraturan tensile modulus sebesar 32 GPa.[24]Modifikasi KimiaLarutan fragmen-fragmen dari grafena dapat dipreparasi di laboratorium melalui modifikasi kimia dari grafit[25]. Pertama, mikrokristalin grafit diperlakukan dengan campuran asam kuat, yaitu asam sulfat dan asam nitrat. Serangkaian tahap-tahap meliputi oksidasi, hasil pengelupasannya berupa plat kecil dari grafena dengan gugus karboksil pada bagian tepinya. Kemudian, berubah menjadi gugus asam klorida dengan penambahan tionyl klorida, kemudian dikonversi menjadi grafena amida yang sesuai dengan cara mentreatment dengan oktadecylamine. Ahirnya menghasilkan meterial berupa lembaran grafena berbentuk lingkaran dengan ketebalan 5,3 Angstrom yang larut dalam tetrahidrofuran, tetraklorometana, dan dikloroetana.Aplikasi

Pendeteksi molekul gas tunggalGrafena dapat digunakan sebagai sensor yang sangat baik untuk menentukan struktur 2D dimana keseluruhan isi grafena memiliki permukaan yang besar, membuat grafena sangat efisien untuk mendeteksi molekul yang diadsorpsi.Lokasi dari adsorpsi mengalami perubahan dalam tahanan listrik. Saat efek ini terjadi dalam material lain, grafena memiliki keunggulan karena mempunyai konduktivitas listrik yang tinggi dan rendahnya gangguan, yang membuat grafena ini tidak mengalami perubahan dalam mendeteksi.[26]UltrakapasitorMenurut Prof.Rod Ruoff grafin memiliki luas permukaan 2630 M2/gram dapat membentuk lapisan-lapisan dan menghasilkan ruang-ruang yang dapat menyimpan energi sehingga bisa digunakan sebagai ultrakapasitor. Ultrakapasitor dari grafena ini mempunyai rapat massa yang tinggi dibandingkan dengan kapasitor-kapasitor dielektrik konvensional. Selain itu ultrakapasitor dari grafena memiliki range yang besar dalam menangkap energi dan menyimpan energi tersebut sehingga dapat pula dijadikan sebagai sumber daya primer bila dikombinasikan dengan aki atau sel bahan bakar. Ultrakapasitor dari grafena dapat menangkap kembali energi yang terbuang dengan mengubah energi kinetik menjadi energi potensial sehingga akan mengurangi kalor yang terbuang. Industri dapat mengurangi energi yang terbuang dengan memasang ultrakapasitor dalam mesin-mesin produksi dan dapat pula diterapkan pada bus,truk dan kereta api.[27].Graphene NanoribbonsGraphene Nanoribbons (GNRs) adalah lapisan tunggal yang esensial dari grafena yang dipotong dengan pola tertentu untuk menghasilkan sifat-sifat listrik tergantung dari tepi lembaran tersebut, dapat berbentuk Z atau armchair. Berdasarkan perhitungan prediksi tigh binding bahwa GNR yang zigzag bersifat logam, sedangkan armchair dapat bersifat logam ataupun semilogam tergantung lebarnya. GNR dapat mempunyai sifat logam hingga semikonduktor tergantung chiralitynya. GNR bertepi zigzag bersifat logam dengan bentuk khas pada kedua sisinya tanpa memperhatikan lebarnya. Sementara GNR bertepi armchair dapat bersifat logam ataupun semikonduktor tergantung pada lebar NA. GNR armchair akan bersifat logam jika NA = 3k + 2 ( k adalah bilangan bulat ) dan jika tidak maka bersifat semikonduktor. Akhir-akhir ini bermacam-macam junction seperti bentuk L, bentuk T dan bentuk Z di dasarkan pada dua jenis GNR yang telah diusulkan tersebut. Walaupun junction-junction ini memiliki bentuk geometri yang sama dengan junction Quasi satu dimensi yang lain, keadaan elektronnya sangat berbeda dari junction yang lain karena pada GNR elektron-elektronnya mempunyai sifat yang khas.Perhitungan DFT akhir-akhir ini memperlihatkan nanoribbons armchair bersifat semikonduktor dengan skala [[energi] GAP nya berbanding terbalik dengan lebarnya [28]. Hasil eksperimen memperlihatkan bahwa energi GAP benar-benar meningkat dengan menurunnya lebar GNR [29]. Meskipun demikian tidak ada data eksperimen yang mengukur energi GAP dari suatu GNR dan mengidentifikasi dengan tepat struktur tepinya [30].Nanoribbons zigzag juga bersifat semikonduktor dan memiliki spin tepi yang terpolarisasi. Struktur 2Dnya memiliki daya hantar listrik dan termal yang tinggi dengan ganguan yang kecil memungkinkan GNR digunakan sebagai alternatif pengganti tembaga untuk sambungan-sambungan sirkuit tembaga. Beberapa penelitian juga dilakukan untuk membuat Quantum dots dengan mengubah lebar GNR pada titik tertentu disepanjang pita untuk membuat quantum confinement.[31]Transistor GrafenaTransistor grafena sudah ditemukan sejak 2 tahun yang lalu, namun transistor tersebut masih mengalami kebocoran dan memengaruhi penampilan atau performa jika digunakan pada chip komputer, akan tetapi setelah dua tahun berikutnya kebocoran dari graphene dapat ditutupi dan telah diciptakan transistor grafena yang benar-benar stabil. Transistor grafena memiliki kelebihan dibandingkan dengan material lain seperti silikon,diantaranya tidak cepat membusuk dan tidak cepat teroksidasi.[32]

NANOMATERIALSPengembangan nanoteknologi atau teknologi rekayasa zat bersekala nanometer belumlah tergolong lama. Orang yang pertama kali menciptakan istilah nanoteknologi adalah Profesor Nario Taniguchi dari Tokyo Science University pada tahun 1940. Ia mulai mempelajari mekanisme pembuatan nanomaterial dari kristal kuarts, silikon dan keramik alumina dengan menggunakan mesin ultrasonik. Komersialisasi (potensi penerapan nanoteknologi sesungguhnya tidak hanya pada piranti mikroelektronik saja tetapi juga pada berbagai industri membuka peluang aplikasi bahan dan teknologi nano di berbagai bidang, yakni pada produk makanan, kemasan, mainan anak, peralaatan rumah / kebun, kesehatan, kebugaran, obat-obatan, tekstil, keramik dan kosmetik.

Material berskala nano merupakan material yang sangat atraktif karena memiliki sifat-sifat yang sangat berbeda dibandingkan dengan yang diperlihatkan pada skala makroskopisnya. Terdapat berbagai fenomena quantum atraktif yang timbul sebagai akibat pengecilan ukuran material hingga ke dimensi nano. Logam platina meruah yang dikenal sebagai material inert dapat berubah menjadi material katalitik jika ukurannya diperkecil mencapai skala nano. Material stabil, seperti aluminium, menjadi mudah terbakar, bahan-bahan isolator berubah menjadi konduktor (Karna, 2010). Sehingga dengan nanoteknolgi maka setiap bahan atau material akan memungkinkan pengurangan berat disertai dengan peningkatan stabilitas dan meningkatkan fungsionalitas. Sejarah nanomaterialsMunculnya kesadaran terhadap ilmu dan teknologi nano diinspirasi dan didorong oleh pemikiran futuristik dan juga penemuan peralatan pengujian dan bahan-bahan. Pada tanggal 29 Desember 1959 dalam pertemuan tahunan Masyarakat Fisika Amerika (American Physical Society) di Caltech, Richard Phillips Feynman (Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1965) dalam suatu perbincangan berjudul Theres plenty of room at the bottom, memunculkan suatu isu yaitu permasalahan memanipulasi dan mengontrol atom (ukuran 0,001 nm) dan molekul (ukuran 0,1 nm) pada dimensi kecil (nanometer) . Di tahun 1981, Scanning Tunneling Microscopy (STM) diciptakan oleh Heinrich Rohrer dan Gerd Binnig (Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1986).Beberapa tahun kemudian (1986), Gerg Binnig, Calfin F Quate, dan Christoph Gerber menemukan Atomic Force Microscope (AFM). Melalui peralatan STM dan AFM, para ilmuwan dapat melihat, memanipulasi, dan mengontrol atom-atom secara individu di dimensi nano. Penemuan bahan buckyball/fullerene dan carbon nanotube semakin mendorong para ilmuwan untuk meneliti ilmu dan teknologi nano. Robert Curl, Harold Kroto, dan Richard Smalley (Pemenang Hadiah Nobel Kimia tahun 1996) menemukan buckyball/fullerene di tahun 1985. Buckyball/fullerene tersusun oleh molekul-molekul karbon dalam bentuk bola tak pejal dengan ukuran diameter bola 0,7 nm. Sumio Iijima menemukan carbon nanotube pada tahun 1991 saat ia bekerja di perusahaan NEC di Jepang.

a. NanomaterialsNanomaterials adalah bidang yang membutuhkan ilmu material pendekatan berbasis nanoteknologi . Ini mempelajari bahan dengan ciri-ciri morfologi pada skala nano , dan khususnya mereka yang memiliki sifat khusus yang berasal dari dimensi nano mereka. Nano biasanya didefinisikan sebagai lebih kecil dari sepersepuluh dari satu mikrometer dalam setidaknya satu dimensi, meskipun istilah ini kadang-kadang juga digunakan untuk bahan yang lebih kecil dari satu mikrometer.Pada tanggal 18 Oktober 2011, Komisi Eropa mengadopsi definisi berikut nanomaterial:Bahan alami, insidental atau diproduksi mengandung partikel, dalam keadaan terikat atau sebagai agregat atau sebagai menggumpal, dan dari mana, untuk 50% atau lebih partikel dalam distribusi ukuran nomor, satu atau lebih dimensi eksternal adalah dalam rentang ukuran 1 nm - 100 nm. Dalam kasus tertentu, dan di mana dijamin oleh kekhawatiran bagi lingkungan, kesehatan, keselamatan atau daya saing ukuran jumlah distribusi ambang 50% dapat diganti dengan ambang antara 1 dan 50%.Sebuah aspek penting dari nanoteknologi adalah jauh meningkat rasio luas permukaan hingga saat volume bahan nano banyak, yang memungkinkan baru kuantum mekanik efek. Salah satu contoh adalah " kuantum efek ukuran "di mana sifat elektronik padatan yang diubah dengan penurunan besar dalam ukuran partikel. Efek ini tidak ikut bermain dengan pergi dari makro ke dimensi mikro. Namun, menjadi diucapkan ketika rentang ukuran nanometer tercapai. Sejumlah tertentu dari sifat fisik juga mengubah dengan perubahan dari sistem makroskopik. Sifat mekanik Novel Nanomaterials adalah subjek dari nanomechanics penelitian. Aktivitas katalitik juga mengungkapkan perilaku baru dalam interaksi dengan biomaterial . (http://en.wikipedia.org/wiki/Nanomaterials )b. NanoteknologiNanoteknologi (terkadang disingkat menjadi "milyuner-pulsa") adalah studi tentang memanipulasi materi pada atom dan molekul skala. Secara umum, nanoteknologi berhubungan dengan bahan pengembangan, perangkat, atau struktur lainnya dengan setidaknya satu dimensi berukuran dari 1 sampai 100 nanometer . Quantum mekanik efek penting pada dunia kuantum- skala. Nanoteknologi dianggap sebagai teknologi kunci untuk masa depan. Akibatnya, berbagai pemerintah telah menginvestasikan miliaran dolar di masa depan. Amerika Serikat telah menginvestasikan 3,7 miliar dolar melalui perusahaan National Nanotechnology Initiative diikuti oleh Jepang dengan 750 juta dan Uni Eropa 1,2 milyar.Nanoteknologi sangat beragam, mulai dari ekstensi konvensional perangkat fisika untuk benar-benar pendekatan baru berdasarkan molekul self-assembly , dari pengembangan bahan baru dengan dimensi pada skala nano untuk langsung kontrol materi pada skala atom . Nanoteknologi mencakup penerapan bidang ilmu yang beragam seperti ilmu permukaan , kimia organik , biologi molekular , fisika semikonduktor , microfabrication , dllPara ilmuwan memperdebatkan masa depan implikasi dari nanoteknologi . Nanoteknologi mungkin dapat membuat bahan baru dan perangkat dengan berbagai macam aplikasi , seperti di kedokteran , elektronik , biomaterial dan produksi energi. Di sisi lain, nanoteknologi menimbulkan banyak masalah sama seperti teknologi baru, termasuk kekhawatiran tentang toksisitas dan dampak lingkungan Nanomaterials, dan efek potensial mereka terhadap ekonomi global, serta spekulasi tentang berbagai skenario hari kiamat . Keprihatinan ini telah menyebabkan perdebatan antara kelompok-kelompok advokasi dan pemerintah pada apakah khusus peraturan nanoteknologi dibenarkan. (http://en.wikipedia.org/wiki/Nanotechnology)c. Katagori, sifat dan karakteristik Nanomaterials dapat dibedakan menjadi 2 kategori yaitu1. Nanokristal / NanopartikelNanopartikel secara effektif menjembatani antara bulk material dan struktur molekulnya. Bulk material harus memilki sifat fisik dan ukuran yg konstan, namum dalam skala nano ini sering tidak terjadi. Ukurannya ini dapat diamati seperti pada pengurungan kuantum dalam partikel semikonduktor, resonansi plasmon dibeberapa partikel logam, dan superparamagnetism di magnetik bahan. Nanopartikel menunjukkan sejumlah sifat khusus relatif terhadap bulk material.

2. Nanotube / FullerenesFullerenes adalah kelas alotrop karbon yang secara konseptual adalah lembar grafena (graphene) yang digulung ke dalam tabung atau bola. Termasuk didalamnya karbon nanotube yang digunakan baik karena kekuatan mekanisnya maupun faktor elektrisnya.Sifat dari nanotube telah menyebabkan peneliti dan perusahaan untuk mempertimbangkan menggunakan mereka dalam beberapa bidang. Sebagai contoh, karena karbon nanotube memiliki kekuatan tertinggi untuk rasio berat dari setiap bahan diketahui, para peneliti di NASA menggabungkan nanotube karbon dengan bahan lain ke dalam komposit seperti yang terlihat pada foto di bawah ini yang dapat digunakan untuk membangun pesawat ruang angkasa ringan.Properti lain dari nanotube adalah bahwa mereka dapat dengan mudah menembus membrances seperti dinding sel. Bahkan, nanotube lama, bentuk sempit membuat mereka terlihat seperti jarum miniatur, sehingga masuk akal bahwa mereka dapat berfungsi seperti jarum pada tingkat sel. Peneliti medis menggunakan properti ini dengan melampirkan molekul yang tertarik pada sel-sel kanker untuk nanotube untuk memberikan obat langsung ke sel yang sakit.Properti lain yang menarik dari nanotube karbon adalah bahwa perubahan resistensi listrik mereka secara signifikan ketika molekul lain menempel pada atom karbon. Perusahaan menggunakan properti ini untuk mengembangkan sensor yang dapat mendeteksi uap kimia seperti karbon monoksida atau molekul biologis.

Anggota terkecil Fullerene Nanotube SifatBerdasarkan teori Kubo mengenai energi gap elektron yang dirumuskan sebagai:E=A/d^Edimana E adalah energi gap, d sebagai diameter partikel, dan A adalah konstanta material Ketika perbedaan energi (delta E) lebih besar dari nilai k.T (maksimal internal energi dari sistem), maka akan banyak sifat yang ada pada bulk material yang hilang dan digantikan dengan sifat yang unik.Pita energi yang kontinyu tergantikan oleh energi level yang terpisah jika ukuran partikel mendekati radius Bohr dari elektron dalam padatan hal ini dikenal dengan efek kuantum. Untuk nanomaterial, energi bandgap sangat sensitif terhadap morfologinya (ukuran, bentuk, defek) dan dari distribusi komposisinya.Kombinasi dari efek efek tersebut menimbulkan munculnya sifat fisis yang berbeda dari sifat yang dimiliki oleh bulk materialnya. Fenomena unik yang dapat diamati pada sifat-sifat magnetik, mekanik, listrik, termal, optik, kimia dan biologi yaitu :1. Sifat elektrik : Nanomaterial dapat mempunyai energi lebih besar dari pada material ukuran biasa karena memiliki surface area yang besar. Hal ini berkaitan dengan resistivitas elektrik yang mengalami kenaikan dengan berkurangnya ukuran partikel. Contohnya : material yang bersifat isolator dapat bersifat konduktor ketika berskala nano, sedangkan contoh aplikasinya: Baterai logam nikel hibrida terbuat dari nanokristalin nikel dan logam hibrida yang membutuhkan sedikit recharging dan memiliki masa hidup yang lama. Efisiensi efek termoelektrik akan meningkat pada bahan beskala nano. Partikel logam/semikonduktor berukuran nano memiliki warna emisi berbeda dibandingkan partikel tersebut dengan ukuran skala mikro.2. Sifat magnetik : tingkat kemagnetan akan meningkat dengan penurunan ukuran butiran partikel dan kenaikan spesifik surface area persatuan volume partikel sehingga nanomaterial memiliki sifat yang bagus dalam peningkatan sifat magnet (ketika ukuran butir bahan magnetik diperkecil hingga skala nano, bahan feromagnetik berubah menjadi bahan superparamagnetik). Contohnya: Magnet nanokristalin yttrium-samarium-cobalt memiliki sifat magnet yang luar biasa dengan luas permukaan yang besar.3. Sifat mekanik lebih besar bila dibandingkan dengan material dengan ukuran biasa (salah satu sifat mekanik bahan adalah kekuatan luluh yaitu batas maksimum kekuatan suatu bahan sebelum mengalami deformasi plastis (berubah bentuk). Jika ukuran butir suatu logam atau keramik lebih kecil dari ukuran butir kritis (