BISMILLAHIRRAHMANIRRAHIM, SELAMAT DATANG DI LIZA BLOG, BANYAK HAL MENARIK YANG BISA ANDA JUMPAI DISINI

Rabu, 05 Januari 2011

ATOMIC FORCE MICROSCOPY (AFM)

BAB I
PENDAHULUAN

A. Latar Belakang
Munculnya 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, 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.
Carbon nanotube adalah molekul-molekul carbon berbentuk silinder tak pejal dengan satu atau lebih dinding silinder. Diameter silinder bervariasi dari 1 nm hingga 100 nm. Panjang silinder dapat mencapai ukuran dalam rentang micrometer (1 μm=10-6m) hingga centimeter (1 cm=10-2m). Perbandingan antara ukuran panjang dan diameter carbon nanotube dapat melebihi 1.000.000. Kedua ujung-ujung silinder ditutup oleh fullerene berbentuk setengah bola tak pejal.
Pengenalan dan pemahaman akan ilmu dan teknologi nano sangat terkait dengan definisi nano, bahan berstruktur nano, ilmu nano dan teknologi nano. Nano adalah satuan panjang sebesar sepertriliun meter (1 nm=10-9m). Ukuran tersebut 1000x lebih kecil dari diameter rambut manusia (80 μm). Diameter sel darah merah dan virus hanya sebesar masing-masing 7 μm dan 150 nm.
Bahan berstruktur nano merupakan bahan yang memiliki paling tidak salah satu dimensinya (panjang, lebar, atau tinggi) berukuran 1-100 nm. Bahan nano merupakan jembatan antara atom/molekul dan bahan berukuran mikrometer (transistor pada chip computer). Gen atau DNA merupakan bahan nano alami dengan lebar pita gen sebesar 2 nm. Fullerene dan carbon nanotube termasuk bahan nano sintetis karena ukuran diameternya berukuran nano.
Partikel-partikel pasir silika dan baja dapat dibuat juga menjadi bahan nano silika dan nano baja. Studi segala fenomena fisika, kimia, dan biologi pada dimensi 1-100 nm disebut ilmu nano (nanoscience). Sedangkan teknologi nano mencakup dua hal. Pertama, seluruh produk-produk dengan ukuran geometri terkontrol (ketelitian satuan pengukuran) yang tersusun oleh paling tidak satu komponen produk dengan satu atau lebih dimensi komponen produk dibawah 100nm yang menghasilkan efek fisika,kimia, atau biologi berbeda dengan komponen produk konvensional berukuran di atas 100 nm tanpa kehilangan daya guna produk nano tersebut.
Kedua, peralatan-peralatan untuk tujuan pengujian atau manipulasi yang menyediakan kemampuan untuk fabrikasi dan pergerakan terkontrol atau ketelitian pengukuran dibawah 100nm. Contoh peralatan tersebut yaitu STM dan AFM. Salah satu produk nano yang diperkirakan segera hadir adalah mobil yang dirakit dengan cat mengandung serbuk nano, kerangka mobil terbuat dari komposit carbon nanotube, atau polimer nanokomposit sebagai bahan pengganti lembaran baja.

B. TUJUAN
Tujuan dari pemilihan alat Atomic force Microscopy ini adalah karena AFM merupakan alat yang di gunakan untuk memanipulasi ukuran atom /molekul agar dapat mempermudah kegiatan dari berbagai macam ilmu pengetahuan.
Dalam ilmu Fisika alat ini lebih mempermudah para ilmuwan dalam mengetahui struktur atom secara langsung, sehingga dapat di ubah dan di manipulasi untuk kepentingan ilmu sains.
Dalam ilmu kimia alat ini dapat menjelaskan bagaimana struktur dari berbagai macam molekul, sehingga lebih mudah dalam membuat suatu reaksi kimia.






BAB II
ATOMIC FORCE MICROSCOPY (AFM)


A. Nama Alat

ATOMIC FORCE MICROSCOPY (AFM)
Atomic force microscopy (AFM) adalah suatu alat untuk melihat, memanipulasi atom-atom di dimensi nano. Alat ini ditemukan pada th 1986 oleh Gerg Binnig, Calfin F Quate, dan Christoph Gerber ara Nano adalah satuan panjang sebesar sepertriliun meter (1 nm=10-9m). Bahan berstruktur nano merupakan bahan yang memiliki paling tidak salah satu dimensinya berukuran < 100 nm.
Atom memaksa mikroskopi (AFM) telah banyak digunakan dalam menyelidiki struktur, fungsi dan spesifik sel pada biologi. Secara khusus, telah menggunakan AFM untuk menyelidiki struktur-fungsi hubungan antara bakteri Streptococcus mutans. Streptococcus. mutans adalah dasar aetiological pada gigi mati tulang manusia (gigi).
Atomic force microscope mampu menampilkan gambar dimana ukurannya lebih kecil dari 20ms. Mikroskop ini juga memungkinkan menampilkan gambar yang dari kristal yang lunak dan permukaan polimer (A.D.L.Humphris,M.J.Miles,andJ.K.Hobbsb,2005).
Atomic force microscope memiliki beberapa kelebihan dibanding dengan scanning electron microscope. Tidak seperti mikroskop elektron yang menghasilkan gambar dua dimensi dari sampel, atomic force microscope memberikan gambaran sampel berupa tiga dimensi.
Selain itu sampel yang akan dilihat menggunakan atomic force microscope tidak memerlukan perlakuan khusus, seperti melapisi dengan karbon, dll yang dapat menimbulkan perubahan ireversibel ataupun kerusakan pada sampel. Atomic force microscope dapat bekerja sebaik mungkin dalam kondisi lingkungan seperti apapun.
Hal tersebut memungkinkan untuk melakukan studi biologi dan mengamati kehidupan suatu organisme. Secara prinsip atomic force microscope menyediakan resolusi yang lebih tinggi disbanding scanning electron microscope. Sedangkan kelemahan atomic force microscope dibanding dengan scanning electron microscope ada pada ukuran gambar.
Scanning electron microscope dapat menangkap gambar dengan unit mm x mm dengan lapang pandang dalam mm. Sedangkan atomic force microscope hanya dapat menangkap gambar dengan ketinggian maksimum dalam unit micrometer dan luas maksimum pengamatan 150 x 150 micrometer.
Mungkin yang dimaksud dalam hal ini yaitu kemampuan atomic force microscope yang hanya menampilkan gambar yang ukurannya sangat kecil. Sehingga jika ukurannya cukup besar, atomic force microscope tidak dapat menampilkan gambar.

B. Gambar Alat




Adapun Atomic Force Microscopy ini terdiri dari ujung jarum atau tip yang digunakan untuk memindai spesimen permukaan , Penyangga yang biasanya silicon atau silicon nitride dengan ujung radius berupa lengkungan pada urutan nanometer Ketika ujung yang dibawa ke kedekat permukaan sampel, memaksa ujung dan sampel mengalami pembelokan dari penyangga menurut hukum Hooke.
Pembelokan diukur dengan menggunakan laser spot tercermin dari bagian atas penyangga menjadi serangkaian photodiode.
Metode lain yang digunakan optik interferometry, capacitive sensing atau piezoresistive AFM cantilevers. Centilevers ini siap untuk disamakan dengan element piezoresistive Menggunakan jembatan Wheatstone di penyangga pembelokan dapat diukur, tetapi metode ini tidak sensitif pada pembelokan laser atau interferometry.
Photodiode digunakan untuk menangkap hasil scan dari piezoelectric dimana akan di tampilkan pada layar.
C. Skema Alat



D. Cara Kerja Alat

Adapun cara kerja dari alat ini sangat mudah, untuk masalah sampel yang digunakan persyaratan nya hanya memiliki paling tidak salah satu dimensinya berukuran < 100 nm.sample tidak perlu di lapisi dengan karbon atau lapisan apapun yang dapat merusak sampel.untuk persiapan awal terhadap sampel adalah sebagai berikut:
1. Letakkan sample pada tempat sample yang ada pada alat
2. Pastikan ujung tip berada tepat di permukaan sample
3. Hidupkan alat dan layar komputer

Untuk cara kerja alat Atomic force microscopy ini adalah:
1. Selama scan , tip 'jarum' dari cantilever (sensor) maju mundur sepanjang permukaan sample
2. Gerak scan arah x,y, dan z dikontrol oleh tube scanner piezoelektrik
3. Untuk mendeteksi setiap defleksi dari jarum, digunakan laser yang dipantulkan ke ujung tip, selanjutnya malalui cermin laser menuju fotodiode.
4. Piezoscanner dan photodiode terhubung melalui loop feedback, kemudian hasil nya di tampilkan pada layar komputer yang telah tersedia

E. Input dan Output
Input dari alat Atomic Force Microscopy ini adalah atom /molekul yang berukuran < 100 nm. Output dari alat ini berupa gambar tiga dimensi dari suatu atom/molekul.

F. Hasil Keluaran Alat Aomic Force Microscopy
Output/keluaran dari alat AFM adalah berupa gambar,dimana gambar yang dihasilkan adalah gambar tiga dimensi sehingga gambar yang dihasilkan sangat jelas, baik bentuk maupun struktur penyusun atom.


gambar :atom dari Kristal Natrium Klorida



atom dari suatu aloy: silika (merah), timah (biru) dan timbal (hijau)



















BAB III
PENUTUP


A. Kesimpulan
Atomic force microscopy (AFM) adalah suatu alat untuk melihat, memanipulasi atom-atom di dimensi nano. Tujuan dari pemilihan alat Atomic force Microscopy ini adalah karena AFM merupakan alat yang di gunakan untuk memanipulasi ukuran atom /molekul agar dapat mempermudah kegiatan dari berbagai macam ilmu pengetahuan.
Dalam ilmu Fisika alat ini lebih mempermudah para ilmuwan dalam mengetahui struktur atom secara langsung, sehingga dapat di ubah dan di manipulasi untuk kepentingan ilmu sains.
Dalam ilmu kimia alat ini dapat menjelaskan bagaimana struktur dari berbagai macam molekul, sehingga lebih mudah dalam membuat suatu reaksi kimia. Atomic force microscope memiliki beberapa kelebihan dibanding dengan scanning electron microscope. Tidak seperti mikroskop elektron yang menghasilkan gambar dua dimensi dari sampel, atomic force microscope memberikan gambaran sampel berupa tiga dimensi.

Kelemahan dari AFM adalah kemampuan atomic force microscope yang hanya menampilkan gambar yang ukurannya sangat kecil. Sehingga jika ukurannya cukup besar, atomic force microscope tidak dapat menampilkan gambar.





DAFTAR PUSTAKA

Fernandez, JM & Li, H. (2004) Science 303, 1674-1678.

Liphardt, J., Onoa, B., Smith, SB, Tinoco, IJ & Bustamante, C. (2001)
Sains 292, 733-737.

Schlierf, M., Li, H. & Fernandez, JM (2004) proc. Natl. Acad. Sains. Amerika . Serikat 101, 7299-7304

Strick, TR, kroket, V. & Bensimon, D. (2000) Alam 404, 901-904.

Yildiz, A., Forkey, JN, McKinney, SA, Ha, T., Goldman, YE & Selvin,
PR (2003) Science 300, 2061-2065.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar