Mekanisme Gerak dan Mekanisme Pengendalian Nanorobot

Mekanisme Gerak dan Mekanisme Pengendalian

Nanorobot

            Robot meupakan mesin yang terdiri dari berbagai macam komponen yang dapat melakukan berbagai kerja secara otomatis. Benda tersebut biasanya digunakan oleh manusia untuk  membantu menyelesaikan pekerjaannya. Contoh pekerjaan yang dilakukan oleh robot mulai dari memasang tutup pasta gigi di pabrik, hingga mengambil contoh batuan di luar angkasa. Jika dipikir lebih lanjut, banyak sekali pekerjaan yang hanya dapat dikerjakan olehh robot. Masing-masing robot memiliki bentuk tertentu sesuai pekerjaan yang dilakukannya.

Kebanyakan orang menganggap bahwa robot selalu berbentuk manusia, mempunyai kaki dan tangan. Tetapi, hal tersebut kurang tepat. Asal dapat bekerja secara otomatis, benda mesin tersebut bisa disebut sebagai robot. Berbagai robot yang sederhana hingga kompleks seperti manusia sudah diciptakan. Salah sastu contohnya adalah mesin berbentuk mobil yang mampu memdamkan api secara otomatis. Salah satu contoh robot yang sangat sederhana adalah nanorobots.

Nanorobot merupakan robot yang diciptakan dengan ukuran yang super kecil. Ukurannya dapat sama kecilnya dengan sel manusia. Komponen penyusunnya terdiri dari berbagai molekul yang memiliki bentuk dan struktur yang sesuai. Salah satu contoh molekul yang digunakan sebagai komponen adalah buckyballs, molekul karbon yang memiliki struktur seperti motif bola sepak. Molekul tersebut dapat digunakan untuk membentuk mobil dengan ukuran yang sangat kecil.

Contoh dari nanobot yang alami adalah sel. Sel memiliki kemampuan untuk berkontraksi, merubah bentuk, dan melakukan berbagai fungsi kerja. Mereka menggunakan bahan bakar berupa ATP untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Sedikit banyak, pembuatan nanorobot oleh manusia diilhami oleh kerja sel tersebut.

Pembuatan nanorobot tidaklah semudah yang diharapkan. Untuk menyintesis bentuknya dapat dilakukan, namun masalahnya adalah bagaimana menggerakkan benda yang sangat kecil tersebut. Manusia masih belum bisa merakit mesin seperti mesin-mesin mobil dalam ukuran yang sangat kecil. Karena itu, para ilmuwan memikirkan berbagai cara untuk menggerakkan nanorobot tanpa menggunakan mesin serumit mesin-mesin yang berukuran makro. Selain untuk menggerakkan, para ilmuwan juga memikirkan berbagai cara untuk mengendalikannya.

Untuk menggerakkan benda yang seukuran sel, para ilmuwan menggunakan prinsip yang dilakukan oleh semua sel hidup. Sel hidup memecah ATP (bentuk energi kimia) menjadi energi mekanik. Proses tersebut menggunakan bantuan sejumlah enzim. Energi hasil pemecahan ATP digunakan sel untuk melakukan berbagai gerakan. Berdasarkan konsep tersebut, para ilmuwan mulai berfikir untuk membuat nanorobot menggunakan bahan yang mampu mengurai bahan bakar dan menjadikannya energi untuk bergerak.

            Pada tahun 2004, Rustem Ismagilov dan George Whitesides, membuat sebuah perahu dengan ukuran dalam skala sentimeter. Perahu tersebut mampu bergerak di permukaan air yang bercampur hidrogen peroksida. Kapal tersebut bergerak menggunakan gelembung yang dihasilkan dari pemecahan hidrogen peroksida. Platinm yang dipasang di badan kapal mengatalis hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen.Gelembung oksigen yang dihasilkan mendorong kapal maju.

            Dengan menggunakan prinsip kapal platinum tersebut, Thomas E. Mallouk dan Ayusman Sen (peneliti nanorobot Universitas Pensylvania 2004) bermaksud membuat benda serupa namun dengan ukuran 2 mikrons x 350 nanometer (seukuran bakteri). Benda tersebut berbentuk batang, seperti kapsul dua warna, yang terdiri dari platinum dan emas. Batang tersebut ditaruh dalam cairan hidrogen peroksida. Tidak seperti kapal pada paragraf sebelumnya, batang tersebut tenggelam bercampur dengan hidrogen peroksida yang berfungsi sebagai bahan bakarnya. Batang tersebut mampu bergerak dengan kecepatan sepuluh mikron/sekon.

            Suksesnya percobaan di atas dapat disebut sebagai sebuah keburuntungan. Hal tersebut karena batang yang bergerak tidak menggunakan prinsip yang direncankan (menggunakan gelembung sebagai tenaga pendorong). Dorongan dari gelembung tidak akan cukup untuk menggerakkan batang, kalaupun dapat, itupun hanya satu perseratus nanometer. Batang yang digunakan tidak memiliki cukup inersia untuk memanfaatkan tenaga dorongan. Selain itu, dengan ukurannya yang sangat kecil, batang titanium yang berenang di air seperti berenang dalam madu.

            Batang tersebut dapat bergerak di dalam air dengan memanfaatkan momen dipol air dan H⁺ (proton)  yang dihasilkan dari pemecahan hidrogen peroksida. Hidrogen peroksida dalam air terurai dengan bantuan titanium menjadi proton (sebutan untuk H⁺ ) dan air. Proton yang dihasilkan menempel ke permukaan alumunium. Selain itu, proton juga melekat pada air karena momen dipol negatif yang dimiliki air. Proton pada permukaan batang bergerak dari titanium ke emas. Air yang menempel pada proton pun ikut bergerak. Di sekitar batang akan muncul aliran air, tidak seperti pada percobaan kapal yang airnya diam. Hal tersebut menimbulkan energi yang digunakan oleh batang untuk bergerak. Gerakaannya bersifat acak karena pengaruh gerak brown.

            Setelah berhasil menggerakkan nanorobot, muncul masalah bagaimana mengendalikannya. Nanorobot yang dibuat tidak akan berguna jika hanya bergerak secara acak. Untuk itulah, para ilmuwan mencari berbagai cara untuk membuat gerakannya terarah. Mekanisme untuk mengarahkan batang yang ditemukan baru sebatas dua mekanisme. Mekanisme tersebut adalah menggunakan kompas dan memanfaatkan gerak brown.

            Mekanisme pengarah yang pertama adalah dengan memasang sebuah magnet pada batang emas-titanium. Magnet tersebut memiliki kutub utara selatan layaknya sebuah kompas dan berfungsi seperti kompas yang sesungguhnya. Untuk membuatnya berjalan lurus batang dberikan medan magnet dari jarak beberapa meter. Magnet yang dipasang pada batang memanfaatkan medan magnet tersebut untuk menghasilkan torsi yang kemudian digunakan untuk melawan gaya yang menyebabkan gerak brown. Batang emas-titanium juga menghasilkan torsi karena terpengaruh magnet yang melekat padanya. Dengan mekanisme tersebut, akhirnya batang robot mampu bergerak lurus dan dapat diarahkan.

            Mekanisme yang kedua adalah mekanisme gerak dengan memanfaatkan gerak brown. Mekanisme tersebut menggunakan prinsip sebuah sel hidup memanfaatkan gerak brown. Sel hidup akan bergerak mengikuti gerak brown saat arahnya tepat, dan menahannya saat arah geraknya tidak sesuai.

            Orlin velev dari Universitas Carolina menggunakan gagasan tersebut untuk menggerakkan nanorobot. Yang membedakan percobaan Orlin dan percobaan sebelumnya adalah percobaannya mampu menggerakkan nanobot tanpa menggunakan bahan bakar. Dia membenamkan sejenis dioda pada batang yang digunakan. Batang tersebut ditaruh dalam air tanpa bahan bakar, dalam percobaan sebelunya hidrogen peroksida. Batang tersebut kemudian diberikan medan secara acak. Dioda yang dipasang mampu mengubah medan listrik tersebut menjadi medan listrik statis pada arah tertentu. Hal tersebut mampu menghasilkan gaya yang menyebabkan batang terdorong.

Orlin juga mendemonstrasikan bahwa car tersebut juga dapat diaplikasikan pada model yang berukuran lebih besar. Selain itu, mekanisme pengarahan menggunakan dioda dianggap lebih efektif daripada menggunakan magnet nikel. Hal tersebut karean mekanisme dioda memanfaatkan gerak brown sedangkan mekanisme nikel melawannya. Dengan tanpa menggunakan bahan bakar, mekanisme pengarahan menggunakan dioda akan dapat lebih mudah diaplikasikan.

Nanorobot yang sudah dikembangkan dapat digunakan untuk berbagai macam hal. Salah satunya adalah untuk proses pengobatan. Nanorobot dapat dimasukkan ke dalam tubuh dan digunakan untuk menarik obat. Nanorobot yang sudah terikat dengan obat diarahkan menuju bagian tubuh pasien yang membutuhkan pengobatan. Dengan cara tersebut, pengobatan menjadi lebih efektif dan efisien.

            Demikian uraian mengenai bagaimana menggerakkan nanorobot dan mengatur arah geraknya. Dari uraian tersebut dapat diketahui bahwa, nanorobot mampu bergerak menggunakan aliran proton dan air serta memanfaatkan gerak brown. Arah gerak nanorobot dapat diatur menggunakan kompas nikel dan menggunakan dioda berukuran kecil.

Posted in: Techno