Zeolit sebagai Mineral Serba Guna

Zeolit (Zeinlithos) atau berarti juga batuan mendidih, di dalam riset-riset kimiawan telah lama menjadi pusat perhatian. Setiap tahunnya, berbagai jurnal penelitian di seluruh dunia, selalu memuat pemanfaatan zeolit untuk berbagai aplikasi, terutama yang diarahkan pada aspek peningkatan efektivitas dan efisiensi proses industri dan pencemaran lingkungan.

Zeolit umumnya didefinisikan sebagai kristal alumina silika yang berstruktur tiga dimensi, yang terbentuk dari tetrahedral alumina dan silika dengan rongga-rongga di dalam yang berisi ion-ion logam, biasanya alkali atau alkali tanah dan molekul air yang dapat bergerak bebas. Secara empiris, rumus molekul zeolit adalah M_x/n.(AlO₂)_x.(SiO₂)_y.xH₂O. Struktur zeolit sejauh ini diketahui bermacam-macam, tetapi secara garis besar strukturnya terbentuk dari unit bangun primer, berupa tetrahedral yang kemudian menjadi unit bangun sekunder polihedral dan membentuk polihendra dan akhirnya unit struktur zeolit.

Berikut adalah beberapa contoh jenis mineral zeolit beserta rumus kimianya :

Nama Mineral	Rumus Kimia Unit Sel
Analsim	Na16(Al16Si32O96). 16H2O
Kabasit	(Na2,Ca)6 (Al12Si24O72). 40H2O
Klipnoptolotit	(Na4K4)(Al8Si40O96). 24H2O
Erionit	(Na,Ca5K) (Al9Si27O72). 27H2O
Ferrierit	(Na2Mg2)(Al6Si30O72). 18H2O
Heulandit	Ca4(Al8Si28O72). 24H2O
Laumonit	Ca(Al8Si16O48). 16H2O
Mordenit	Na8(Al8Si40O96). 24H2O
Filipsit	(Na,K)10(Al10Si22O64). 20H2O
Natrolit	Na4(Al4Si6O20). 4H2O
Wairakit	Ca(Al2Si4O12). 12H2O

Di Indonesia, jumlah zeolit sangat melimpah dan tersebar di berbagai daerah baik di pulau Jawa, Sumatera, dan Sulawesi. Pemanfaatan zeolit Indonesia untuk penggunaan secara langsung belum dapat dilakukan, karena zeolit Indonesia banyak mengandung campuran (impurities) sehingga perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu untuk menghilangkan atau memisahkannya dari kotoran-kotoran.

Sifat Unik Zeolit

Karena sifat fisika dan kimia dari zeolit yang unik, sehingga dalam dasawarsa ini, zeolit oleh para peneliti dijadikan sebagai mineral serba guna. Sifat-sifat unik tersebut meliputi dehidrasi, adsorben dan penyaring molekul, katalisator dan penukar ion.

Zeolit mempunyai sifat dehidrasi (melepaskan molekul H₂0) apabila dipanaskan. Pada umumnya struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata. Disini molekul H₂O seolah-olah mempunyai posisi yang spesifik dan dapat dikeluarkan secara reversibel. Sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul, dimungkinkan karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya. Selain itu kristal zeolit yang telah terdehidrasi merupakan adsorben yang selektif dan mempunyai efektivitas adsorpsi yang tinggi.

Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat-pusat aktif dalam saluran antar zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk karena adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis. Perbandingan kedua jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi zeolit dan kondisi reaksi. Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya dapat mengikat molekul-molekul basa secara kimiawi. Sedangkan sifat zeolit sebagai penukar ion karena adanya kation logam alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat bergerak bebas didalam rongga dan dapat dipertukarkan dengan kation logam lain dengan jumlah yang sama. Akibat struktur zeolit berongga, anion atau molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga dapat masuk dan terjebak.

Aplikasi Zeolit

Seperti telah disinggung diatas, bahwasanya dalam dasawarsa ini, zeolt telah dimanfaatkan secara luas oleh masyarakat. Berikut adalah beberapa contoh aplikasinya :

Bidang/Sektor	Aplikasi
Pertanian	Penetral keasaman tanah, meningkatkan aerasi tanah, sumber mineral pendukung pada pupuk dan tanah, serta sebagai pengontrol yang efektif dalam pembebasan ion amonium, nitrogen, dan kalium pupuk.
Peternakan	Meningkatkan nilai efisiensi nitrogen, dapat mereduksi penyakit lembuhg pada hewan ruminensia, pengontrol kelembaban kotoran hewan dan kandungan amonia kotoran hewan.
Perikanan	Membersihkan air kolam ikan yang mempunyai sistem resikurlasi air, dapat mengurangi kadar nirogen pada kolam ikan.
Energi	Sebagai katalis pada proses pemecahan hidrokarbon minyak bumi, sebagai panel-panel pada pengembangan energi matahari, dan penyerap gas freon.
Industri	Pengisi (filler) pada industri kertas, semen, beton, kayu lapis, besi baja, dan besi tuang, adsorben dalam industri tekstil dan minyak sawit, bahan baku pembuatan keramik.

Daftar Pustaka

• Bambang Setiaji. 2000. Pemanfaatan Zeolit untuk Adsorpsi Benzopiren sebagai Senyawa Racun dalam Asap Cair. Majalah Iptek Vo. 11, No. 4, November 2000.
• Muhammad Rif’an. 2005. Zeolit, Kristal Ajaib dari Gunung Berapi. Majalah ACID Edisi III/Tahun V/Mei 2005. Bandar Lampung
• Najib I. 1994. Pengaruh Pengaktifan Zeolit Lampung dengan Asam Sulfat sebagai Adsorben Ion Amonium. Skripsi Kimia Univ. Lampung. Bandar Lampung
• Prayitno, KB. 1989. Zeolit sebgai Alternatif Industri Komoditi Mineral Indonesia. BPPT No. XXXV.
• Rudy Situmeang. 2006. Kimia Katalis. Diktat Kuliah. Bandar Lampung
• Sujarwadi. 1997. Sekilas tentang Zeolit. Pusat Pengembangan Teknologi Mineral. Bandung
• Susanto dan Suharso. 1999. Pemisahan Ion-ion Besi dalam Air dengan Zeolit Alam yang Diaktifasi. Jurnal Univ. Lampung. Bandar Lampung
• Supriyantomo. 1996. Penggunaan Zeolit Lampung yang Diimpregnasi dengan Katalis untuk Reaksi Oksidasi Asam Maleat. Skripsi Kimia Univ. Lampung. Bandar Lampung

Benang yang Bertenaga

Telah diteliti benang yang dapat mengumpulkan energi dari gesekan atau getaran frekuensi rendah. Benang ini dapat ditenun menjadi kain, sehingga bisa mengumpulkan energi dari pergerakan tubuh seperti ketika berjalan yang sekaligus berfungsi sebagai penyedia energi (Nature 2008, 451, 809).

Benang yang sangat praktis ini, yang dibuat oleh seorang ahli material bernama Zhong L Wang dan timnya di Georgia Tech, terbuat dari serat lentur Kevlar yang dilapisi dengan  kawat seng oksida (ZnO) berukuran nano. Wang dan timnya menjalin dua jenis serat ini sehingga menyerupai sikat mini dan kemudian dites dengan dikenai gesekan. Karena ZnO adalah semikonduktor dan memiliki sifat piezoelektrik maka jalinan tersebut mampu membangkitkan voltase sebagai respon dari tekanan mekanis. Disini energi dari gesekan diubah menjadi energi listrik.

Ahli nano teknologi Charles M Lieber dari Harvard University memuji hasil temuan ini yang mampu mempertahankan kelenturan serat Kevlar meskipun telah disusupi dengan ZnO kristalin. Kuncinya adalah dengan mengelilingi serat tersebut dengan sebuah lapisan tipis kristal ZnO berfungsi sebagai benih yang nantinya kawat berkuran nano dapat tumbuh dari biji tersebut, Wang menjelaskan. Semakin tipis lapisan benih Kristal tersebut maka akan semakin fleksibel serat dapat dihasilkan. Dia menekankan jika prosedur ini tidak mahal dan dapat dengan mudah dibuat skala besarnya.

Untuk membangkitkan listrik, tim peneliti menjalin bersama dua serat terbungkus kawat nano ZnO yang salah satunya telah dilapisi dengan emas. Dengan menarik jalinan serat tersebut menggunakan semacam alat pegas terbebani berukuran mini, maka akan menjadikan dua kawat tersebut saling bergesekan pada permukaan yang saling bersentuhan sehingga mengasilkan jutaan serabut mikroskopis. Sambungan spesial yang terjadi antara logam emas dengan semikonduktor ZnO memungkinkan arus mengalir hanya menuju satu arah, sehingga semua arus yang terkumpul akan saling menambah secara konstruktif meskipun jalinan tersebut dibelokkan ke berbagai arah.

Gambar 2. Sebuah mikrograf optik yang memperlihatkan jalinan dua benang ZnO berukuran nano yang salah satunya telah dilapis emas.

Tetapi jika hanya dengan menggesek dua buah benang tersebut tidak akan cukup untuk menghasilkan energi listrik yang berguna, menurut Wang. Sehingga sekarang dia berharap untuk dapat menemukan jalan yang efisien untuk menjalin benang-benang tersebut sehingga akan mampu memaksimalkan tenaga yang dapat dibangkitkan.

Pelajaran kimia di kamar mandi

“Bangun tidur ku terus mandi…

Tidak lupa menggosok gigi…

Habis mandi ku tolong ibu…

Membersihkan tempat tidur ku…”

Lirik lagu diatas mungkin sangat familiar bagi kita dimasa kanak-kanak. Dibalik  lirik syairnya yang sederhana, dan mudah dihafal ternyata ada penjelasan ilmiah yang perlu kita perhatikan. Lirik kedua “tidak lupa menggosok gigi”, mengingatkan kita bagaimana pentingnya menggosok gigi. Bahkan Ikatan Dokter Gigi Indonesia (IDGI) menyarankan untuk menggosok gigi sekurang-kurangnya dua kali sekali. Ada apakah gerangan? Berikut  adalah penjelasan sederhana kenapa kita mesti menggosok gigi.

Air liur (secara ilmiah disebut dengan saliva) mengandung lebih dari seratus milyar (10⁸) bakteri per milimeternya. Dalam air liur juga mengandung lapisan tipis glikoprotein yang menempel pada enamel gigi, dan menjadi medium pertumbuhan bagi milyaran bakteri tersebut.

Diantara milyaran bakteri tersebut, Streptococccus mutans merupakan bakteri yang menyebabkan pembusukan dan menyebabkan lubang pada gigi. Bakteri ini menghasilkan suatu enzim khusus yang dikenal dengan glukosil transferase yang berkerja secara spesifik dalam penguraian sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. (Sukrosa merupakan jenis gula yang kita konsumsi sehari-hari). Enzim ini selanjutnya akan merombak glukosa yang telah diuraikan tadi menjadi suatu polisakarida yang disebut dengan dextran. Plak gigi (dental plaque) atau disebut juga dengan karang gigi, merupakan sejumlah besar dextran yang menempel pada enamel gigi dan menjadi media pertumbuhan bagi berbagai jenis bakteri tersebut.

Pembentukan plak gigi ini merupakan langkah awal dalam proses pembusukan gigi. Hasil penguraian sukrosa yang kedua adalah fruktosa. Bakteri lactobacillus bravis mengubah fruktosa menjadi asam laktat melalui serangkaian reaksi glikolisis dan fermentasi. Terbentuknya asam laktat akan menyebabkan penurunan pH pada permukaan gigi. Suasanan asam ini menyebabkan  kalsium dari enamel gigi akan terurai atau rusak.

Secara alamiah, kita memproduksi 1 liter air liur setiap hari yang mampu mengurangi keasaman mulut. Akan tetapi plak gigi yang terbentuk tidak bisa diuraikan oleh air liur. Plak gigi ini menahan keberadaan bakteri. akibatnya asam laktat akan tetap terbentuk dan akan merusak enamel gigi.

Menggosok gigi secara teratur dapat membantu mengurangi pembentukan plak gigi. Mengurangi konsumsi makanan dan minuman yang mengandung sukrosa juga merupakan langkah pencegahan kerusakan gigi. Kontrol kesehatan gigi secara berkala merupakan salah satu langkah menjaga kesehatan gigi. Agar kita dapat membantu ibu bukan hanya sekedar membersihkan tempat tidur lho

Peneliti menggunakan Komputer Super untuk menelusuri Jalur Myoglobin

50 tahun yang lalu, setelah usaha keras selama beberapa dekade, John Kendrew berhasil mengelusidasi struktur dari protein globular kecil, mioglobin, yang bertanggung jawab pada penyimpanan oksigen pada sel. Untuk penemuan ini, ia berbagi hadiah Nobel Kimia dengan Max Perutz, yang melakukan penelitian serupa pada hemoglobin. Namun ada misteri besar yang belum terpecahkan: Apakah jalur yang diikuti oksigen sewaktu ia bergerak kedalam dan keluar dari myoglobin?

Pada 5 Juli 2008, tim interdisiplin yang dipimpin oleh peneliti dari Virginia Tech mengumumkan, bahwa mereka telah menyediakan solusi komputasi pada teka-teki tersebut.

Oksigen terikat pada ataom ferum didalam mioglobin. Bagaimana cara oksigen mencapai ferum, dengan melewati dinding protein yang solid? 30 tahun pekerjaan teoritis dan eksperimen telah mengindikasikan bahwa, ketika protein berfluktuasi, suatu terowongan sementara akan terbuka untuk membentuk jaringan jalur. Namun sifat dan lokasi dari jalur dinamis tersebut pada resolusi atomis masih merupakan misteri, sampai sekarang.

‘ Setiap dekade yang lalu, telah kita saksikan terobosan pada pemecahan teka-teki mengenai protein ini. Namun, bagaimana ligan kecil seperti oksigen atau karbon monoksida bermigrasi kedalam situs ikatan yang sangat dalam, untuk kemudian keluar lagi tidak pernah dapat secara penuh terpecahkan, demikian pendapat saya,’kata Alexey Onufriev dari Blacksburg, Va., asisten profesor ilmu komputer dan fisika pada Virginia Tech.

Ia memulai penelitian myoglobin pada tahun 1997 sebagai peneliti pos doc pada laboratorium fakultas kimia milik Michael Prisant di Universitas Duke. Menurut Onufriev, Prisant menganjurkan untuk menggunakan analisis komputasi volume geometri.’ Usaha tersebut menunjukkan apa yang kita cari,’ kata Onufriev.

Kajian ini akan menjadi yang pertama dimana dinamika molekuler berhasil mengarahkan simulasi dari migrasi ligan, sewaktu mereka keluar dan masuk kedalam protein pada temperatur ruang dengan resolusi atomis.

Simulasi tersebut memberikan pencerahan terhadap beberapa pertanyaan kuno mengenai mioglobin. Mereka menguraikan bahwa migrasi ligan terjadi pada dua jalur dengan banyak cabang dan ligan bergerak memasuki myoglobin menggunakan jalur yang sama dengan yang mereka gunakan untuk keluar. Simulasi menunjukkan bahwa fluktuasi lokal yang berumur pendek bertanggung jawab untuk membuka dan menutup jalur dinamis tersebut.

Simulasi jelas menunjukkan bahwa jalur tersebut hadir pada struktur sekunder alfa heliks. Seperti orang yang mencari jalan keluar dari kompleks kantor, mereka tidak dapat melalui dinding. Ligan mengalami pause pada situs docking selama 10 nanodetik. ‘Beberapa dari situs tersebut sebelumnya diketahui namun kita menemukan lebih banyak lagi,’ kata Onufriev. ‘ Mereka adalah garpu jalur (pathways fork)’.

Pertanyaan lain adalah bagaimana cara ligan bergerak. Apakah mereka memaksa protein itu membuka selubungnya, atau mereka hanya berjalan dimana ada pintu yang terbuka? ‘Ligan mengikuti pembukaan yang terjadi pada protein,’ demikian lanjut Onufriev.

Metode

Pekerjaan ini juga menggunakan metodologi lanjutan untuk mempelajari protein. Mioglobin adalah protein model untuk biologi struktural. ‘ Ia telah dipelajari secara intensif dan menjadi kunci untuk mengelusidasi prinsip dasar pada paradigma struktur-fungsi,’ kata Onufriev.

Para peneliti tersebut menggunakan simulasi tried and true molecular dynamic (MD) yang dikomplemenkan dengan analisis komputasi geometri dari fluktuasi struktural yang tersedia untuk migrasi ligan pada myoglobin.’ Solusi kami adalah menggunakan kekuatan komputasi secara maksimal, dimana komputer super System X milik Virginia Tech sangat membantu kami,’ kata Onufriev.

Peneliti menggunakan CO karena itu lebih mudah untuk dirunut daripada dengan okseigen, dan karena sebagian besar eksperimen di masa lalu juga menggunakan CO.’ Konsensusnya adalah ligan non polar kecil seperti oksigen, CO, dan NO mengikuti jalur yang sama dengan ligan oksigen,’ kata Onufriev.

Satu tipe dari eksperimen komputasi adalah memulainya dengan meletakkan ligan dimana mereka terikat, memutus ikatannya, dan mengamati beberapa dari mereka untuk keluar dari protein myoglobin.’Secara alternatif, kita dapat memposisikan ligan pada air diluar protein dan mengamatinya memasuki protein, dan menuju pada situs ikatan,’ kata Onufriev. ‘ Ada banyak kapasitas komputasi pada komputer super modern untuk mensimulasi even ini pada temperatur ruangan, dengan menghasilkan kesimpulan yang memuaskan secara statistik,’ demikian kata dia.

‘ Tipe komputasi yang lain adalah menggunakan komputasi geometri dan teori graph untuk mencari ruang yang tersedia pada migrasi ligan berdasarkan pada volume bebas di protein. Pada cara ini, kita menggunakan snapshots dari simulasi MD untuk menemukan kaviti pada protein myoglobin yang cukup besar untuk menahan ligan. Kemudian, kita menyambungkan titik-titik tersebut dengan mengkomputasi persatuan kaviti pada semua snapshots dan kemudian kita dapat melihat jalur secara jelas. Mereka terlihat serupa dengan yang kita lihat secara langsung dengan mengkuti trayektori ligan individu,’ kata Onufriev. ‘Secara keseluruhan, kedua metode adalah saling melengkapi untuk menyediakan gambaran yang jelas dan sederhana atas apa yang terjadi.’

Metodologi yang dikembangkan pada pekerjaan ini dapat digunakan untuk mempelajari sistim yang lain. ‘Ada banyak sistim yang relevan secara biomedis, yang belum terlalu dipahami, terutama jika berhubungan dengan jalur metabolisme, yang sangat kritis untuk fungsi protein,’ kata Onufriev.

Referensi Jurnal:

Jory Z. Ruscio, Deept Kumar, Maulik Shukla., Michael G. Prisant, T. M. Murali, and Alexey Onufriev. Atomic level computational identification of ligand migration pathways between solvent and binding site in myoglobin. Proceedings of the National Academy of Sciences, June 30, 2008

Diterjemahkan dari http://www.sciencedaily.com­ /releases/2008/06/080630173945.htm

Dari Lemak ke Bahan Bakar

Peneliti di North Carolina State University telah mengembangkan sebuah cara untuk mengonversi minyak sayuran dan minyak lainnya dari lemak hewan menjadi bahan bakar jet untuk menggerakkan pesawat terbang. Teknologi yang mereka temukan – yang disebut Centia – 100 persen merupakan teknologi hijau, karena tidak ada produk asal petroleum yang ditambahkan ke dalam proses tersebut. Karena tidak ada jelaga atau zat partikulat yang terkait dengan bahan bakar dari lemak, maka bahan bakar yang dihasilkan oleh proses-proses baru ini juga membakar lebih bersih, sehingga lebih baik bagi lingkungan.

Dr. William Roberts, profesor teknik mekanik dan aerospace dan direktur Applied Energy Research Laboratory di NC State, mengembangkan proses biofuel tersebut bersama dengan Dr. Henry Lamb, profesor di bidang kimia dan teknik biomolekuler; Dr. Larry Stikeleather, profesor teknik biologi dan agrikultur; dan Tim Turner dari Turner Engineering di Carrboro, N.C.

Roberts mengatakan bahwa disamping 100 persen hijau, teknologi baru ini memiliki beberapa kelebihan kunci dibanding proyek-proyek biofuel lainnya.

“Kita dapat memanfaatkan hampir semua bahan baku berbasis lipid, atau bakan baku dengan sumber lemak – termasuk apa yang dianggap sebagai bahan baku berkualitas rendah seperti minyak masak – dan merubahnya menjadi hampir bahan bakar apa saja,” kata Roberts. “Menggunakan bahan baku berkualitas rendah biasanya lebih murah 30 persen dibanding menggunakan minyak jagung atau minyak canola untuk membuat bahan bakar. Dan kita tidak mengganggu suplai makanan secara langsung, seperti bahan bakar berbasis etanol yang terbuat dari jagung.”

Negara Bagian NC mendapatkan paten sementara untuk menggunakan proses tersebut dalam mengonversi lemak menjadi bahan bakar jet dan bio-bensin, dan membuat zat-zat aditif untuk bahan bakar biodiesel cuaca dingin. Teknologi ini telah diurus lisensinya oleh Diversified Energy Corp., sebuah perusahaan swasta di Arizona yang memiliki spesialisasi dalam pengembangan teknologi dan proyek energi alternatif dan terbaharukan.

Disadur dari:  chemistrytimes.com

Material Kaca Berkarakter Ganda : Cermin dan Transparan

Pada tahun 1996, sekelompok peneliti di Belanda menemukan sejenis material yang dapat di ubah-ubah dari keadaan transparan ke reflektif (cermin) dan atau sebaliknya dengan mengekspos material termaksud dalam gas hidrogen. Peneliti menemukan bahwa film tipis dari metal yang dinamakan ittrium dan lanthanum , dengan bantuan hidrogen, kemudian membentuk senyawa hidrida metalik yang bersifat mengkilap. Jika ditambah lebih banyak lagi hidrogen ia menjadi transparan. Transformasi dari transparan ke reflektif (cermin) dapat dilakukan dengan memompa hidrogen diatas film pada tekanan yang berbeda.

Agar perubahan dari kaca transparan ke cermin dapat dilakukan dengan baik maka peralatannya perlu dioperasikan secara elektris, dan komponen materialnya harus berbentuk benda padat.

Rob Armitage dan rekan-rekannya dari the Lawrence Berkeley National Laboratory, di California, AS menjelaskan cara kerja alat yang dioperasikan dengan tombol . Cermin terdiri dari enam lapisan yang kompleks dan tersimpan pada gelas atau kaca. Lapisan tersebut merupakan logam campuran magnesium dan gadolinium, yang yang dapat bersifat reflektif apabila mengandung sedikit atau tanpa hidrogen tetapi akan menjadi transparan dengan kandungan hidrogen yang tinggi.

Atom hidrogen yang mempengaruhi fase transisi atau fase pergantian dari transparan ke cermin tersebut diatas disimpan dalam lapisan tungsten trioxide yang memiliki muatan positif . Jika lapisan magnesium-gadolinium diberi muatan relatif negatif; terhadap film tungsten trioxide, hidrogen didorong kedalam logam campuran, dan akan menjadi terang. Pada waktu yang bersamaan tungsten trioxide , yang berwarna biru, pudar warnanya ketika hidrogen terbuang. Diantara dua lapisan terdapat ; film tipis palladium yang dapat ditembus oleh hidrogen dan dapat membantu mentransformasikan atom hidrogen bermuatan positif kedalam salah status yang netral , sehingga dapat dikombinasikan dengan logam campuran pada saat membentuk senyawa hidrida. Pada saat voltase atau tegangan berbalik, hidrogen kembali ke lapisan tungsten trioxide, dan logam campuran berubah menjadi cermin kembali.

Para peneliti mengatakan bahwa cermin benda padat yang diuraikan tersebut diatas dapat stabil dalam keadaan transparan untuk beberapa jam. Secara prinsip film logam campuran dapat berubah dari transparan ke cermin hanya dalam beberapa menit saja sehingga cukup prospektif untuk diterapkan.

Cermin dengan tombol listrik serupa di atas mungkin akan berguna bagi teknologi komunikasi optik. Sebagai contoh, pancaran cahaya yang memuat informasi data tertulis dalam pulsa optikal mungkin dapat disalurkan atau dialirkan kembali dari satu serat optik ke serat yang lainnya dengan mentransformasikan kaca jendela transparan ke kaca jendela yang dapat bersifat reflektif serupa cermin.

Rahasia di balik kemahiran tokek merayap

Pernahkah anda melihat tokek (Gecko gecko)? Atau saudara kecilnya, cicak? Saya yakin anda sudah pernah melihatnya. Tokek/cicak dapat berjalan di dinding dengan sudut yang sangat curam. Bahkan dapat pula berjalan di langit-langit. Mereka dapat menempel dimana saja. Pada permukaan apa saja. Kaca yang permukaannya halus, atau tembok dengan permukaan yang tidak rata. Mereka juga dapat menempel pada permukaan yang kotor dan berdebu.

Pernahkah terbersit pertanyaan bagaimana cara mereka melakukannya. Tentunya akan sangat berguna jika manusia mampu mengetahui rahasia besar ini.

Baru-baru ini para ilmuan telah berhasil membuat bulu halus yang terdapat pada kaki tokek yang digunakan untuk menempel. Bulu buatan ini, meski masih belum sempurna, bekerja mirip dengan jutaan bulu halus pada kaki tokek yang memungkinkan untuk menempel diatas permukaaan yang berbeda, tidak rata, kotor bedebu, dan lingkungan dimana lem-adhesive biasa tidak mampu.

Full, besama rekannya di Lewis & Clark College, UC Santa Barbara, dan Stanford University, melaporkan temuannya tentang rahasia tokek dalam menggunakan bulu halusnya untuk menempel tanpa penggunaan penghisap, lem, ataupun listrik statis. Mereka menemukan bahwa sudut antara bulu halus dengan bidang permukaan adalah hal yang menentukan dalam mengontrol daya menempel dan melepaskan pada tokek. Ratusan atau ribuan lapisan kecil yang terdapat pada ujung bulu-bulu halus tokek (disebut spatulae) akan menempel pada permukaan bidang dan berinteraksi secara molekuler.

Dengan lebih dari 500 ribu bulu halus untuk setiap kaki, dan ratusan sampai ribuan spatulae per bulu, akan menghasilkan interaksi molekular (dalam kimia di sebut gaya van der waals) total sebesar 1000 kali berat tubuh tokek.

Awalnya, tim ilmuan menduga daya rekat pada tokek sama dengan pada beberapa hewan, kodok, serangga, dan beberapa mamalia yang dapat menempel pada permukaan berdasarkan daya rekat kapiler, mengambil keuntungan dari tegangan permukaan cairan. Kebanyakan dari hewan-hewan ini memiliki semacam kelenjar pada kakinya yang menghasilkan cairan yang membuat mereka dapat menempel. Namun diketahui ternyata tokek tidak memiliki kelenjar seperti itu. Tak diragukan, spatulae pada ujung bulu-bulu halus di kaki dapat berinteraksi dengan lapisan air sangat tipis yang terdapat pada hampir seluruh permukaan.

Pada 2005, sebuah tim yang diketuai oleh Kellar Autumn, dosen biologi di Lewis & Clark College di Portland, Oregon, untuk pertama kalinya berhasil mengungkapkan bahwa tokek menjaga kaki lengketnya tetap bersih dengan mengebaskan partikel tanah setiap kali melangkah.

Kaki tokek sangat berlawanan dengan selotip yang menjadi “magnet” untuk menarik debu serta kotoran dan tidak dapat dipakai ulang. Dengan perekat tokek ini, bisa dibuat material pertama yang dapat menempel sekaligus membersihkan diri dari debu setiap kali kontak.

Saat ini ilmuwan di University of California, Berkeley, Amerika Serikat, telah berhasil menciptakan lem sintetis yang mirip dengan cara kerja kaki lengket tokek. Ini adalah lem pertama yang dapat membersihkan sendiri kotoran dan debu yang melekat sehabis digunakan tanpa memerlukan air atau bahan kimia (self-cleaning dry adhesive). Tidak seperti isolasi yang hanya bisa sekali pakai karena kotoran dan gangguan debu yang ikut menempel. A self-cleaning dry adhesive akan mempunyai banyak manfaat, seperti pada teknologi super konduktor, dan dapat menempel di bawah air dan di luar angkasa.

Selain itu juga penemuan ini membawa para ilmuwan itu semakin dekat dengan tujuan membuat robot segala medan yang dapat memanjat dinding dan langit-langit di lingkungan alami, bukan cuma di atas kaca yang bersih. Robot ini bisa pergi ke mana pun diperlukan, mungkin untuk mencari korban yang selamat setelah bencana.

This illustration shows how a dirt particle clinging to the gecko-inspired adhesive becomes more attached to a glass surface than to the adhesive’s microfibers, resulting in a dry self-cleaning effect. (Fearing lab/UC Berkeley)

Dalam studi terbaru, para ahli merancang perekat dengan serat mikro yang terbuat dari polimer kaku. Dengan menggunakan bola-bola mikro berdiameter 3-10 mikrometer untuk mensimulasikan kontaminan, para ilmuwan bisa menunjukkan bahwa serat mikro menekan partikel bola-bola mikro ke ujung serat ketika perekatnya tidak menyentuh permukaan. Ketika serat menekan permukaan halus, kontaminan membuat kontak yang lebih besar dengan permukaan dibanding dengan serat.

Es “panas” bisa dijadikan peranti medis

Fisikawan di Harvard telah menunjukkan bahwa lapisan-lapisan berlian yang diperlakukan khusus bisa menjaga air membeku pada suhu tubuh, sebuah temuan yang bisa memiliki aplikasi dalam implan-implan medis di masa mendatang.

Mahasiswa Doktor, Alexander Wissner-Gross dan Efthimios Kaxiras, profesor fisika dan Gordon McKay profesor Fisika Terapan, menghabiskan waktu satu tahun untuk membangun dan menguji model-model komputer yang menunjukkan bahwa sebuah lapisan berlian yang dilapisi dengan atom-atom natrium akan menjaga air tetap membeku sampai pada suhu 108 derajat Farenheit.

Dalam bentuk es, molekul-molekul air tertata dalam kerangka kaku yang memberikan karakeristik keras bagi zat tersebut. Proses pelelehan mirip dengan bangunan yang runtuh: bagian-bagian yang telah ditata menjadi struktur kuat bergerak dan mengalir satu sama lain, sehingga menjadi cair.

Model komputer menunjukkan bahwa kapanpun molekul air di dekat permukaan berlian-sodium mulai bergerak, permukaan tersebut menstabilkannya dan merakit ulang struktur kristal es.

Simulasi-simulasi menunjukkan bahwa proses ini bekerja hanya untuk lapisan-lapisan es yang begitu tipis yang lebarnya hanya terdiri dari beberapa molekul – tiga nanometer pada suhu kamar dan dua nanometer pada suhu tubuh. Satu nanometer sama dengan sepermilyar meter.

Lapisan tersebut harus cukup tebal untuk membentuk sebuah perisai yang kompatibel biologis pada permukaan berlian dan untuk membentuk lapisan-lapisan berlian yang lebih bermanfaat dalam peranti-peranti medis, kata Wissner-Gross.

Penelitian ini bukan penelitian pertama yang menunjukkan bahwa air bisa membeku pada suhu tinggi. Ilmuwan di Belanda sebelumnya telah menunjukkan bahwa es bisa terbentuk pada suhu kamar jika ditempatkan diantara ujung tungsten dan permukaan grafit. Penelitian Kaxiras dan Wissner-Gross menunjukkan bahwa es bisa dipertahankan pada permukaan yang luas pada suhu dan tekanan tubuh.

Perusahaan-perusahaan yang memproduksi peranti medis telah mempertimbangkan menggunakan lapisan-lapisan berlian dalam implan-implan medis karena kekerasannya. Akan tetapi, ada kekhawatiran yang meningkat karena lapisan-lapisan ini sulit untuk dijadikan halus, abrasi jaringan di sekitar implan bisa terjadi, dan berlian bisa memiliki peluang yang lebih tinggi untuk menyebabkan bekuan darah dibanding material lainnya.

Wissner-Gross mengatakan sebuah lapisan es dua-nanometer hanya akan mengisi ujung-ujung pada permukaan berlian, memperhalusnya dan tidak mendukung protein-protein pembekuan dalam melekat ke permukaan tersebut.

“Lapisan ini sudah cukup halus dan cukup ramah-air untuk memperhalus kekurangan berlian,” kata Wissner-Gross

Wissner-Gross dan Kaxiras sedang merencanakan eksperimen-eksperimen untuk menguatkan temuan-temuan model komputer ini dalam dunia nyata. Wissner-Gross mengatakan mereka mengharapkan hasil dalam waktu satu tahun ini.

“Kami sangat yakin kami mampu merealisasikan efek tersebut secara eksperimental,” kata Wissner-Gross.

Wissner-Gross, yang telah menjadi mahasiswa program doktor Harvard sejak 2003, mengatakan penelitian ini dilatarbelakangi oleh ketertarikan terhadap interaksi fisik permukaan-permukaan nanostruktur dengan molekul-molekul yang relevan secara biologis, seperti air. Lapisan-lapisan berlian semakin murah, kata Wissner-Gross, dan seiring dengan turunnya harga berbagai kegunaan material ini akan semakin berkembang.

“Kami punya ide bahwa akan sangat menarik jika kami dapat mengkombinasikan teori berkenaan permukaan-permukaan berlian dengan apa yang terjadi dalam kriobiologi,” kata Wissner-Gross. “Kami sedang memikirkan bagaimana caranya agar temuan ini dalam melakukan sesuatu yang menarik dalam bidang kedokteran.”

Wissner-Gross mengatakan dia berencana untuk melanjutkan penelitian bukan hanya tentang proyek ini, tetapi juga dalam upaya-upaya lain tentang fisika permukaan yang memiliki sifat-sifat terbaru.

Disadur dari: chemistrytimes.com

Manfaat baru botol plastik bekas

Botol-botol plastik sampah bisa diurai untuk membuat bola-bola karbon yang sangat kuat, yang bisa digunakan dalam pelumas.

Vilas Pol dari Bar-Ilan University, Ramat-Gan, Israel, dan rekan-rekannya menghasilkan mikrosfer karbon yang kuat dari PET (polietilen tereftalat) sampah. Mereka memanaskannya botol cola bekas pakai pada suhu 700oC selama tiga jam dalam sebuah reaktor tertutup. Plastik kemudian didekomposisi dibawah tekanan yang terbentuk sendiri untuk menghasilkan bola karbon yang keras dengan diameter antara dua sampai 10 mikrometer. “Salah satu pisau mata berlian kami patah dan yang lainnya rusak pada saat kami mencoba memotong melintang bola karbon ini,” kata Pol.

“Kekuatan material-material ini sangat menarik,” kata Neil Coville, koordinator grup Carbon Nanotubes and Strong Composites di University of the Witwatersrand, Johannesburg, Afrika Selatan. “Hasil ini sangat mengesankan dan kita harus mempertimbangkan penggunaan material ini di masa mendatang”.

“Proses ini sangat menarik,” kata Philippe Serp, seorang ahli di bidang nano-struktur karbon di National Center for Scientific Research, Toulouse, Perancis, “Karena proses ini tidak memerlukan katalis.” Proses yang bisa ditingkatkan menjadi skala industri ini juga tidak memerlukan pelarut dan lebih baik dari metode-metode sekarang yang memiliki kekurangan seperti hasil yang rendah dan pemisahan bola-bola karbon yang tidak maksimal jelaga karbon.

Bola-bola karbon digunakan dalam penyimpanan energi dan piranti-nano. Mikrosfer yang dibuat Pol ini bisa tahan pada tekanan yang sangat tinggi, sehingga dapat digunakan dalam pelumas. Mengurangi suhu reaksi dibawah 700oC akan memberikan partikel-partikel karbon yang lebih besar yang bisa digunakan dalam piranti seperti printer, toner, dan teknologi filtrasi.

“Tantangan yang dihadapi komunitas sains sekarang ini untuk mencari solusi yang inovatif untuk degradasi polimer-polimer limbah telah memotivasi kami,” papar rekan Pol, Aharon Gedanken. “Proses yang kami gunakan ini menunjukkan sebuah cara untuk merubah limbah polimer PET menjadi produk-produk yang bernilai industri.

Disadur dari: http://rsc.org/chemistryworld

Bayam Bisa Mengurangi Risiko Radang Usus

Sayuran yang kaya akan nitrat, seperti bayam, bisa membantu melindungi dari radang usus/lambung berkat keberadaan bakteri di dalam mulut. Hal ini diungkap oleh penelitian seorang ilmuwan Swedia. Temuan ini meragukan pendapat-pendapat sebelumnya bahwa makanan yang kaya nitrat bisa memiliki risiko kesehatan.

Joel Petersson dianugerahi gelar PhD oleh Universitas Uppsala karena penelitian ini, dimana dia menunjukkan bahwa mencit yang memakan diet kaya nitrat memiliki lapisan mukus lebih tebal pada lambung, sehingga melindunginya dari asam hidroklorat yang terdapat dalam asam lambung dan mengurangi risiko radang usus/lambung.

Petersson menemukan bahwa bakteri mulut memegang peranan penting dalam proses ini. Nitrat-nitrat pada makanan diserap dalam usus dan memasuki aliran darah. Dari sini nitrat-nitrat tersebut masuk ke dalam saliva tetapi direduksi menjadi nitrit oleh bakteri mulut. Setelah tertelan, nitrit-nitrit tersebut direduksi menjadi oksida nitrat oleh asam lambung. Oksida nitrat, sebuah molekul pensinyalan penting, memicu peningkatan aliran darah ke lambung, sehingga membantu memperbaharui dan mempertebal lapisan mukus.

Ketika Petersson memberikan obat kumur antibakteri kepada mencit untuk membunuh bakteri mulut, dia menemukan bahwa mencit-mencit tersebut lebih rentan terhadap radang usus. Dia menyebutkan bahwa orang yang menggunakan obat-obat kumur seperti ini secara teratur bisa berisiko, khususnya jika mereka juga sering memakai obat penghilang nyeri nonsteroid seperti aspirin yang juga bisa merusak lapisan dinding lambung. “Ada cara lain yang jauh lebih aman untuk menghambat produksi senyawa yang menimbulkan nafas tidak sedap dalam mulut,” ungkapnya.

Sekitar 60 sampai 80 persen nitrat yang dikonsumsi pada diet normal orang-orang Barat berasal dari sayuran, dengan gula bit, seledri dan bayam yang mengandung kadar nitrat tinggi, antara 1-3g per kilo.

Penelitian-penelitian di tahun 1970an menyebutkan ada hubungan antara kadar nitrat yang tinggi dalam air minum dengan kanker lambung dan metaemoglobinemia. “Selama ini kita telah menghabiskan banyak dana untuk mencoba mengurangi kadar nitrat dalam air minum sementara tidak ada bukti nyata yang menunjukkan bahwa keberadaan nitrat ini berbahaya bagi manusia. Kalaupun anda memakan banyak nitrat, maka itu tidak jadi masalah, nitrat-nitrat tersebut akan keluar bersama urin,” kata Petersson.

Nigel ‘Ben’ Benjamin, yang sekarang menjadi konsultan penyakit akut di Istitut Kedokteran Peninsula, Plymouth, Inggris, menemukan mekanisme protektif berbeda untuk nitrat pada tahun 1990an. Dia menunjukkan bahwa kombinasi oksida nitrat dan asam nitrat mengontrol pertumbuhan bakteri berbahaya seperti salmonella dalam usus. “Penelitian Petersson telah menunjukkan efek ini pada hewan dan saya menduga bahwa hal yang sama juga terjadi pada lambung manusia,” kata Benjamin. “Ini adalah penelitian yang menarik dan bisa dijadikan alasan pendukung untuk memakan diet yang mengandung banyak sayuran segar.”

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/