Konsepsi artis tentang bio-nanorobot. Kredit gambar: NASA. klik untuk memperbesar
Ketika datang untuk mengambil "lompatan raksasa" berikutnya dalam eksplorasi ruang angkasa, NASA berpikir kecil - sangat kecil.
Di laboratorium di seluruh negeri, NASA mendukung ilmu nanoteknologi yang sedang berkembang. Ide dasarnya adalah belajar untuk berurusan dengan materi pada skala atom - untuk dapat mengendalikan atom dan molekul secara cukup baik untuk merancang mesin ukuran molekul, elektronik canggih dan material "pintar".
Jika visioner benar, nanoteknologi dapat menyebabkan robot yang dapat Anda pegang di ujung jari Anda, antariksa penyembuhan sendiri, elevator ruang angkasa dan perangkat fantastis lainnya. Beberapa dari hal ini mungkin membutuhkan waktu 20+ tahun untuk berkembang sepenuhnya; yang lain mulai terbentuk di laboratorium hari ini.
Cukup membuat hal-hal yang lebih kecil memiliki kelebihan. Bayangkan, misalnya, jika Mars menemukan Spirit dan Opportunity bisa dibuat sekecil kumbang, dan bisa berlarian di atas batu dan kerikil seperti kumbang, mengambil sampel mineral dan mencari petunjuk tentang sejarah air di Mars. Ratusan atau ribuan robot kecil ini bisa dikirim dalam kapsul yang sama yang membawa dua penjelajah seukuran meja, memungkinkan para ilmuwan untuk mengeksplorasi lebih banyak permukaan planet ini - dan meningkatkan kemungkinan tersandung pada bakteri Mars yang memfosil!
Tapi nanotek adalah tentang lebih dari sekedar penyusutan. Ketika para ilmuwan dapat dengan sengaja memesan dan menyusun materi di tingkat molekuler, sifat-sifat baru yang menakjubkan terkadang muncul.
Contoh yang bagus adalah kesayangan dunia nanoteknologi, nanotube karbon. Karbon muncul secara alami sebagai grafit - bahan lunak, hitam yang sering digunakan pada ujung pensil - dan sebagai berlian. Satu-satunya perbedaan antara keduanya adalah susunan atom karbon. Ketika para ilmuwan mengatur atom karbon yang sama ke dalam pola "kawat ayam" dan menggulungnya menjadi tabung sangat kecil hanya 10 atom, "nanotube" yang dihasilkan memperoleh beberapa sifat yang agak luar biasa. Nanotube:
- Memiliki 100 kali kekuatan tarik baja, tetapi hanya 1/6 berat;
- 40 kali lebih kuat dari serat grafit;
- menghantarkan listrik lebih baik dari tembaga;
- dapat berupa konduktor atau semikonduktor (seperti chip komputer), tergantung pada susunan atom;
- dan merupakan konduktor panas yang sangat baik.
Banyak penelitian nanoteknologi saat ini di seluruh dunia berfokus pada nanotube ini. Para ilmuwan telah mengusulkan penggunaannya untuk berbagai aplikasi: pada kabel berkekuatan tinggi dan berbobot rendah yang dibutuhkan untuk elevator ruang angkasa; sebagai kabel molekuler untuk elektronik skala nano; tertanam dalam mikroprosesor untuk membantu menyedot panas; dan sebagai batang kecil dan roda gigi di mesin skala nano, hanya untuk beberapa nama.
Sosok nanotube menonjol dalam penelitian yang dilakukan di Pusat Ames NASA untuk Nanoteknologi (CNT). Pusat ini didirikan pada tahun 1997 dan sekarang mempekerjakan sekitar 50 peneliti penuh waktu.
"[Kami] mencoba fokus pada teknologi yang dapat menghasilkan produk yang dapat digunakan dalam beberapa tahun hingga satu dekade," kata direktur CNT Meyya Meyyappan. "Sebagai contoh, kami sedang melihat bagaimana nano-material dapat digunakan untuk mendukung kehidupan lanjut, sekuensing DNA, komputer ultra-kuat, dan sensor kecil untuk bahan kimia atau bahkan sensor untuk kanker."
Sebuah sensor kimia yang mereka kembangkan menggunakan nanotube dijadwalkan untuk menerbangkan misi demonstrasi ke luar angkasa menggunakan roket Angkatan Laut tahun depan. Sensor mungil ini dapat mendeteksi sedikitnya beberapa bagian per miliar bahan kimia spesifik - seperti gas beracun - sehingga berguna untuk eksplorasi ruang angkasa dan pertahanan tanah air. CNT juga telah mengembangkan cara untuk menggunakan nanotube untuk mendinginkan mikroprosesor di komputer pribadi, sebuah tantangan besar karena CPU menjadi semakin kuat. Teknologi pendingin ini telah dilisensikan ke Santa Clara, California, perusahaan baru bernama Nanoconduction, dan Intel bahkan menyatakan minatnya, kata Meyyappan.
Jika penggunaan nanoteknologi jangka pendek ini tampak mengesankan, kemungkinan jangka panjang benar-benar membingungkan.
Institut NASA untuk Konsep Lanjut (NIAC), sebuah organisasi independen yang didanai NASA yang berlokasi di Atlanta, Georgia, diciptakan untuk mempromosikan penelitian berwawasan ke depan tentang teknologi ruang radikal yang akan memakan waktu 10 hingga 40 tahun untuk membuahkan hasil.
Sebagai contoh, satu hibah NIAC baru-baru ini mendanai studi kelayakan pembuatan skala nano-dengan kata lain, menggunakan sejumlah besar mesin molekuler mikroskopis untuk menghasilkan objek yang diinginkan dengan merakitnya atom demi atom!
Hibah NIAC itu diberikan kepada Chris Phoenix dari Pusat Nanoteknologi Bertanggung Jawab.
Dalam 112 halaman laporannya, Phoenix menjelaskan bahwa "nanofactory" seperti itu dapat menghasilkan, katakanlah, bagian-bagian pesawat ruang angkasa dengan ketepatan atom, yang berarti bahwa setiap atom di dalam objek ditempatkan tepat di tempatnya. Bagian yang dihasilkan akan sangat kuat, dan bentuknya bisa berada dalam lebar satu atom dari desain ideal. Permukaan ultra-halus tidak membutuhkan pemolesan atau pelumasan, dan hampir tidak akan mengalami "keausan" seiring waktu. Presisi dan keandalan tinggi dari bagian-bagian pesawat ruang angkasa sangat penting ketika kehidupan para astronot dipertaruhkan.
Meskipun Phoenix membuat sketsa beberapa ide desain untuk nanofactory desktop dalam laporannya, ia mengakui bahwa - singkat dari "Proyek Nanhatten," dengan anggaran besar, sebagaimana ia menyebutnya - nanofactory yang berfungsi setidaknya satu dekade lagi, dan mungkin lebih lama.
Mengambil isyarat dari biologi, Constantinos Mavroidis, direktur Computational Bionanorobotics Laboratory di Northeastern University di Boston, sedang mengeksplorasi pendekatan alternatif untuk nanotek:
Alih-alih memulai dari awal, konsep-konsep dalam penelitian yang didanai NIAC Mavroidis menggunakan "mesin" molekuler fungsional yang sudah ada yang dapat ditemukan di semua sel hidup: molekul DNA, protein, enzim, dll.
Dibentuk oleh evolusi selama jutaan tahun, molekul-molekul biologis ini sudah sangat mahir dalam memanipulasi materi pada skala molekuler - itulah sebabnya sebuah tanaman dapat menggabungkan udara, air, dan kotoran dan menghasilkan stroberi merah yang berair, dan tubuh seseorang dapat dikonversi terakhir. makan malam kentang malam menjadi sel darah merah baru hari ini. Penyusunan ulang atom yang memungkinkan pencapaian ini dilakukan oleh ratusan enzim dan protein khusus, dan DNA menyimpan kode untuk membuatnya.
Memanfaatkan mesin molekuler "pra-dibuat" ini - atau menggunakannya sebagai titik awal untuk desain baru - adalah pendekatan populer untuk nanoteknologi yang disebut "bio-nanoteknologi."
"Mengapa menemukan kembali kemudi?" Mavroidis berkata. "Alam telah memberi kita semua nanoteknologi yang hebat dan sangat halus di dalam makhluk hidup, jadi mengapa tidak menggunakannya - dan mencoba belajar sesuatu darinya?"
Penggunaan spesifik bio-nanotek yang diusulkan Mavroidis dalam studinya sangat futuristik. Salah satu ide melibatkan memasang semacam "jaring laba-laba" dari tabung tipis rambut yang dikemas dengan sensor bio-nanotek melintasi puluhan mil medan, sebagai cara untuk memetakan lingkungan beberapa planet alien dengan sangat rinci. Konsep lain yang ia usulkan adalah "kulit kedua" untuk dipakai oleh astronot di bawah pakaian antariksa mereka yang akan menggunakan bio-nanoteknologi untuk merasakan dan merespons radiasi yang menembus jas, dan untuk dengan cepat menutup setiap luka atau tusukan.
Futuristik? Pasti. Bisa jadi? Mungkin. Mavroidis mengakui bahwa teknologi seperti itu mungkin berpuluh-puluh tahun jauhnya, dan bahwa teknologi sejauh ini di masa depan mungkin akan sangat berbeda dari yang kita bayangkan sekarang. Meski begitu, dia mengatakan dia percaya bahwa penting untuk mulai berpikir sekarang tentang apa yang mungkin dimungkinkan teknologi nano selama bertahun-tahun.
Mempertimbangkan bahwa kehidupan itu sendiri, dalam arti tertentu, adalah contoh utama dari nanoteknologi, kemungkinannya memang menarik.
Sumber Asli: Rilis Berita NASA
