[AlexAntropov86 / Pixabay]
Para peneliti Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah menemukan cara untuk membuat objek tiga dimensi pada skala nano (1 nanometer = 0.0000001 sentimeter) dari hampir semua bentuk. Mereka juga dapat memola benda-benda dengan berbagai bahan yang berguna, termasuk logam, titik-titik kuantum, dan DNA.

“Ini adalah cara untuk menempatkan hampir semua jenis material ke dalam pola tiga dimensi dengan presisi nano,” kata Edward Boyden dari MIT.

Boyden, adalah salah satu penulis senior dari paper ini, yang muncul dalam jurnal Science. Penulis senior lainnya adalah Adam Marblestone, dan penulis utamanya adalah Daniel Oran dan Samuel Rodriques.

Dengan menggunakan teknik baru, para peneliti dapat membuat bentuk dan struktur apa pun yang mereka inginkan dengan mempolakan sebuah perancah berbahan polimer melalui laser. Setelah menempatkan bahan berguna lainnya pada perancah, selanjutnya disusutkan untuk menghasilkan struktur hingga mencapai ukuran seperseribu dari volume awalnya.

Struktur kecil ini dapat memiliki aplikasi pada berbagai bidang, mulai dari optik, kedokteran, hingga robotik, kata para peneliti. Teknik ini menggunakan peralatan yang telah dimiliki banyak laboratorium sains biologi dan material, membuatnya dapat diakses secara luas oleh para peneliti yang ingin mencobanya.

Tim mengembangkan pencitraan jaringan otak dengan resolusi tinggi. Teknik ini, yang dikenal sebagai ekspansi mikroskopi, melibatkan penanaman jaringan ke dalam sebuah hidrogel dan kemudian memperbesarnnya, memungkinkan untuk pencitraan resolusi tinggi melalui mikroskop biasa.

Dengan membalikkan proses ini, para peneliti menemukan bahwa mereka dapat membuat objek berskala besar yang tertanam dalam hidrogel yang telah diperbesar sebelumnya dan kemudian menyusutkannya pada skala nano, sebuah pendekatan yang mereka sebut “Implosion fabrication.”

Seperti yang mereka lakukan untuk ekspansi mikroskopi, para peneliti menggunakan bahan yang sangat menyerap terbuat dari polyacrylate – umumnya ditemukan pada popok bayi – sebagai perancah untuk proses fabrikasi nano mereka. Perancah direndam dalam larutan yang mengandung molekul fluoresen, yang akan menempel pada perancah ketika diaktifkan oleh sinar laser.

Menggunakan mikroskopi dua-foton, yang memungkinkan penargetan dari titik-titik jauh di dalam struktur secara presisi, para peneliti menempelkan molekul fluoresen ke lokasi tertentu di dalam gel. Molekul fluoresen bertindak sebagai jangkar yang dapat mengikat jenis molekul lain yang ditambahkan oleh para peneliti.

“Anda memasang jangkar di tempat yang Anda inginkan dengan cahaya, dan kemudian Anda dapat melampirkan apa pun yang Anda inginkan pada jangkar,” kata Boyden. “Itu bisa berupa titik kuantum, bisa juga bagian dari DNA, dan nanopartikel emas.”

“Agak mirip seperti fotografi film – gambar tersembunyi terbentuk dengan memaparkan materi sensitif di dalam gel dengan cahaya. Kemudian, Anda dapat mengembangkan citra tersembunyi itu menjadi gambar nyata dengan melampirkan materi lain, perak, setelahnya. Dengan cara ini implosion fabrication dapat menciptakan berbagai macam struktur, termasuk gradien, struktur yang tidak terhubung, dan pola multimaterial,” kata Oran.

Setelah molekul yang diinginkan terpasang di lokasi yang tepat, para peneliti mengecilkan seluruh struktur dengan menambahkan asam. Asam memblok muatan negatif dalam gel polyacrylate sehingga mereka tidak lagi saling tolak, menyebabkan gel berkontraksi. Dengan menggunakan teknik ini, para peneliti dapat mengecilkan objek 10 kali lipat di setiap dimensi (untuk pengurangan volume keseluruhan 1.000 kali lipat). Kemampuan untuk menyusut ini tidak hanya memungkinkan peningkatan resolusi, tetapi juga memungkinkan untuk merakit material dalam perancah dengan kerapatan rendah. Ini memungkinkan kemudahan akses untuk modifikasi, dan kemudian material menjadi padatan dengan kerapatan tinggi padat saat menyusut.

Saat ini, para peneliti dapat membuat objek yang berada sekitar 1 milimeter kubik, bermotif dengan resolusi 50 nanometer. Ada tradeoff antara ukuran dan resolusi: Jika para peneliti ingin membuat objek yang lebih besar, sekitar 1 sentimeter kubik, mereka dapat mencapai resolusi sekitar 500 nanometer. Namun, resolusi itu dapat ditingkatkan dengan penyempurnaan proses lebih lanjut, kata para peneliti.

Tim MIT sekarang mengeksplorasi aplikasi potensial untuk teknologi ini, dan mereka mengantisipasi bahwa beberapa aplikasi paling awal mungkin dalam optik – misalnya, membuat lensa khusus yang dapat digunakan untuk mempelajari sifat-sifat dasar cahaya. Teknik ini mungkin juga memungkinkan pembuatan lensa yang lebih kecil dan lebih baik untuk aplikasi seperti kamera ponsel, mikroskop, atau endoskopi, kata para peneliti. Lebih jauh di masa depan, para peneliti mengatakan bahwa pendekatan ini dapat digunakan untuk membangun elektronika nano atau robot.

“Ada banyak hal yang dapat Anda lakukan dengan ini,” kata Boyden. “Demokratisasi nanofabrication bisa membuka batas yang belum bisa kita bayangkan.”

Banyak laboratorium penelitian sudah diisi dengan peralatan yang dibutuhkan untuk fabrikasi semacam ini. “Dengan laser yang sudah dapat Anda temukan di banyak laboratorium biologi, Anda dapat memindai suatu pola, kemudian menyimpan logam, semikonduktor, atau DNA, dan kemudian menyusutkannya,” kata Boyden.(ikons.id)