Nanowires Technology [PDF]

Citation preview

Page 1 of 9



PAPER TUGAS NANOTECHNOLOGY NANOWIRES FOR THE BEST FUTURE TECHNOLOGY



Diusulkan oleh: Dzikri Hamzah



1404103010066



JURUSAN TEKNIK KIMIA, FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA BANDA ACEH 2017



2014



Page 1 of 9



Nanowires for The Best Future Technology



1. Pengenalan Umum Nanowires Nanoteknologi adalah manipulasi dan produksi Nanomaterials dan nanodevices pada tingkat presisi atom dan molekul [1]. Nanoteknologi adalah interdisipliner, ,karena tergantung pada pengetahuan dan keahlian yang ditemukan dalam disiplin ilmu konvensional seperti kimia, fisika, biologi, ilmu material dan obat-obatan [2]. Untuk alasan ini, ada banyak penelitian yang bervariasi dilakukan untuk mendapatkan wawasan tentang bidang ini dan untuk meramalkan kemungkinannya. Fokus dari makalah ini adalah kawat berukuran nano (nanowires) yang bertujuan untuk menjelaskan berbagai tren teknologi dan aktor dominan dengan menganalisis hak paten nanowire yang diberikan sampai 2012. Nanowire adalah salah satu struktur nano paling matang yang tersedia saat ini dan juga sebuah analisis paten di bidang ini sangat penting karena ada lebih banyak aplikasi untuk nanowire dan teknologinya lebih dekat dengan eksploitasi komersial, hal ini telah tercatat sekitar 4484 paten nanowire telah dianalisis dan data mencakup semua hak paten yang diberikan sampai Maret 2012.



Gambar 1. Jumlah penelitian nanowire yang tercatat.



Page 2 of 9



Nanowires (juga dikenal sebagai kawat kuantum) adalah struktur nano kurang dari puluhan nanometer. Ada kemungkinan nanowires silikon akan memberikan arsitektur desain transistor berikutnya. Transistor Nanowire bisa setidaknya empat kali lebih cepat dari pada tradisional perangkat silikon dan bisa menghasilkan sirkuit elektronik berperforma tinggi, berbiaya rendah, fleksibel dan miniatur untuk banyak orang produk dan aplikasi. Dalam berbagai aplikasi hari ini banyak bahan seperti baja, plastik dan keramik sangat banyak digunakan. Jenis bahan ini diikuti oleh bahan-bahan canggih seperti; serat, titanium dan silikon karena sifatnya lebih tinggi daripada bahan tradisional di Indonesia hal mekanik mereka, sifat listrik atau termal [3]. Bahan ini bisa diganti dengan beberapa bahan prospektif seperti nanowire karena karakteristiknya yang luar biasa seperti tingkat konduktivitasnya, respon panas yang cepat atau tinggi fleksibilitas. Nanowires adalah salah satu bahan yang memungkinkan di masa mendatang akan membentuk kembali teknologi yang baru dan lebih aplikatif berupa produk dan sistem.



Trdisional Material: Baja, Palstik, keramik dll



Material Maju: Silicon, Berlian, Fiber, Titanium dll



Prospective Material: Nanowires, CNTs, Feromagnetic dll



Gambar 2. Jalur Perkembangan Material Nanowires memiliki banyak aplikasi saat ini dan prospektif dalam elektronik, optik, magnet dan sensor [4]. Beberapa aplikasi ini pada tingkat inkremental dan radikal. Saat ini, ada yang sangat terbatas jumlah aplikasi terkait nanowire dan mereka



Page 3 of 9



berada pada tingkat inkremental. Namun, ada sejumlah potensial yang signifikan aplikasi dan beberapa di antaranya pada tingkat radikal sehingga beberapa teknologi dapat berubah atau diganti dengan kemajuan terkait nanowire. Beberapa aplikasi potensial nanowire ini terletak pada perangkat penyimpanan informasi magnetik [4]. Dengan menggunakan nanowire, adalah mungkin untuk meningkatkan kemampuan menyimpan informasi di area yang lebih kecil dan untuk menekan onset batas superparamagnetik yang penting untuk menghindari informasi yang terekam secara magnetis. Ada banyak aplikasi potensial yang berbasis silicon nanowires. Silicon nanowires akan dirancang untuk kontur saluran transistor, dikelilingi di semua sisi oleh silikon oksida pembungkus, gerbang logam K-tinggi. Nanowire baru ini Transistor akan memiliki karakteristik yang berbeda dengan transistor FinFET yang paling disempurnakan. Transistor FinFET memiliki tiga dimensi gerbang (FinFET / Tri-Gate) sedangkan nanowire memiliki bentuk silinder sehingga gerbangnya bisa berada di multipoint disekitar perangkat [5]. Nanosensor adalah aplikasi menjanjikan lain yang akan diproduksi oleh nanowire. Nanosensor baru ini cenderung sangat sensitif terhadap deteksi molekul tunggal. Seperti nanowire pada skala yang sangat kecil, ketika molekul melakukan kontak dengan nanowire, mereka akan melakukannya menghasilkan perubahan yang terukur dalam arus yang melewati nanowire. Ada banyak kemungkinan aplikasi untuk nanowire oleh menggunakannya dalam nanosensor, salah satu aplikasi penting mereka adalah untuk mendeteksi protein kanker. Ini akan memungkinkan tes kanker lebih akurat dengan cara yang murah. Banyaknya aplikasi potensial nanowire, penting untuk disebutkan bahwa komersialisasi aplikasi terkait nanowire memerlukan metode produksi massal yang dapat diandalkan sehingga teknologi baru ini dapat ditransfer ke industri. Salah satu tantangan terbesar dalam studi terkait nanoteknologi adalah untuk mengidentifikasi dan mengkategorikan aplikasi yang mungkin karena bidangnya umumnya sangat tinggi berbeda. Bidang ini membutuhkan pemeriksaan yang lebih dalam dimana teknologi terkait dikategorikan dan kemungkinan keterkaitan antara penemuan dan industri perlu tercerahkan. Untuk tujuan ini, paten dianggap sebagai sumber utama untuk



Page 4 of 9



mengeksplorasi dan mengidentifikasi wilayah-wilayah kunci, organisasi dan hubungan untuk kasus nanowire.



Gambar 3. Themescape untuk wilayah cakupan nanowire.



2. Produk Nano Wires: Silver Nanowires (AgNWs) Silver nanowires (AgNWs) adalah struktur Silver nanowires 1 dimensi dengan diameter yang biasanya berada pada kisaran 10-200 nm, dan panjangnya dalam kisaran 5-100 µm. Strategi untuk sintesis AgNW berasal dari mereka yang bekerja untuk pembuatan kabel kuantum semikonduktor dan paduan logam, yang mana ditemukan menunjukkan sifat listrik dan magnetik yang menarik [6]. Akibatnya, metode fabrikasi tradisional dipekerjakan mensintesis titik kuantum dan kabel juga digunakan untuk membuat kawat logam, seperti kawat emas, kawat silikon, kabel selenium, kabel gallium, kawat aluminium dan kabel perak. Namun, kawat perak Silver nanowires yang dibuat dengan metode ini tidak seragam, dan kawat nano ini membutuhkan proses pemisahan yang kompleks, yang membatasi produksi mereka ke skala kecil. Selama



Page 5 of 9



dekade pertama abad ke-21, banyak peneliti mendedikasikan usaha mereka menuju sintesis AgNWs dengan seragam ukuran dan hasil tinggi [7]. Upaya ini telah membawa perkembangan dari banyak metode untuk mempersiapkan AgNWs, dan ini bahan memiliki berbagai macam aplikasi potensial. Periset telah mengajukan banyak metode sintetis untuk sintesis nanowires selama tiga puluh tahun terakhir yang terutama berasal dari strategi yang digunakan untuk menyiapkan kabel kuantum. AgnWs terutama disiapkan melalui metode elektrokimia selama tahap awal, namun AgNWs disintesis dengan metode ini tidak seragam dan mereka memperoleh hasil yang rendah. Berdasarkan masalaha ini muncullah metode hard-template dan metode soft-template yang telah berkembang dalam dua puluh tahun terakhir. Metode poliol yang menonjol berupa pendekatan soft-template, dan strategi ini sudah banyak digunakan oleh sebagian besar peneliti. Pada bagian ini, kita akan terlebih dulu mengenalkan metode templat lunak dan keras, kemudian menggambarkan perkembangan metode poliol. Secara singkat, Metode template keras lebih terkontrol, tapi purifikasi prosesnya menyulitkan. Sebaliknya, proses purifikasi di proses lembut sangat mudah, tapi morfologi produknya sulit dikendalikan. Sintesis poliol awalnya dikembangkan oleh Fievet dan rekan kerjanya sebagai rute sederhana dan serbaguna untuk partikel koloid terbuat dari logam dan paduan, dengan contoh khas termasuk Ag, Au, Cu, Co, Ir, Ni, Pd, Pt, Ru, CoNi, dan FeNi. [9] Reaksi utama proses ini melibatkan pengurangan suatu garam anorganik (prekursor) oleh poliol pada suhu tinggi. PVT umumnya ditambahkan sebagai stabilizer untuk mencegahnya aglomerasi partikel koloid. Alasan untuk popularitas dan fleksibilitas sintesis ini meliputi kemampuan untuk poliol untuk melarutkan (dan solvate) banyak garam precursor (dan ion), penurunan suhu yang sangat bergantung daya, dan titik didihnya yang relatif tinggi (untuk etilen glikol, ini sekitar 196ºC). [10] Secara khusus, temperaturedependent mengurangi kekuatan poliol membuat mereka ideal untuk sintesis partikel koloid (biasanya kuasi-bola di bentuk) dengan berbagai ukuran, karena memberikan satu kemampuan untuk mengendalikan proses nukleasi dan pertumbuhan melalui pengaturan suhu reaksi yang hati-hati. Selanjutnya,



Page 6 of 9



penggunaan pelarut dengan titik didih tinggi memungkinkan untuk produksipartikel koloid dari beberapa reaktif (dan karenanya kurang dapat direduksi) logam seperti Co, Ni, Cd, Bi, dan Pb dengan termal membusuk precursor yang sesuai.[11]



Gambar 4. Gambaran skematis dari proses pertumbuhan menuju AgNWs.



Gambar 5. Prosedur fabrikasi elektroda elektroda nanowire perak autopatterned [8]



Page 7 of 9



DAFTAR PUSTAKA



[1] Islam, N., & Miyazaki, K. (2009). Nanotechnology innovation system: Understanding



hidden



dynamics



of



nanoscience



fusion



trajectories.



Technological Forecasting and Social Change, 76(1), 128–140. [2] Ramsden, J. J. (2005). What is Nanotechnology? Nanotechnology Percetions, 1,3– 17. [3] Harris, P. (2009). Carbon Nanotube Science: Synthesis, Properties and Applications. Cambridge University Press. [4] Dresselhaus, M. S., Lin, Y. M., Rabin, O., Black, M. R., & Dresselhaus, G. (2004). Nanowires. Springer Handbook of Nanotechnology (pp. 99–145). . [5] Shin, M. (2007). Efficient Simulation of Silicon Nanowire Field Effect Transistors and Their Scaling Behaviour. Journal of Applied Physics, 101. [6] S.M. Prokes, K.L. Wang, MRS Bull. 24 (1999) 13–19. [7] B. Wiley, Y. Sun, B. Mayers, Y. Xia, Chem. Eur. J. 11 (2005) 454–463. [8] S. Liu, S. Ho, F. So, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 8 (2016) 9268–9274. [9] F. Fievet, J. P. Lagier, B. Blin, B. Beaudoin, M. Figlarz, Solid State Ionics 1989, 32/33, 198 [10] C. Ducamp-Sanguesa, R. Herrera-Urbina, M. Figlarz, J. Solid State Chem. 1992, 100, 272 [11] M. Figlarz, F. Fievet, J. P. Lagier, Reduction of Metal Compounds to Metal Powders by Polyols. US Patent 4 539 041, Dec 20, 1983