Princeton University

Koloni serangga sosial mampu mengatur secara mandiri dan menyelesaikan tugas-tugas kompleks melalui interaksi di antara setiap individu. Misalnya, untuk berbaris melintasi sebuah celah yang besar, semut saling mencengkeramkan tubuh masing-masing, membentuk jembatan hidup yang memungkinkan koloni mencapai sisi lainnya.

Terinspirasi oleh perilaku semut yang berkerumun ini, para ilmuwan dari Universitas Cina Hong Kong mengembangkan sistem perakitan mandiri pada nanopartikel yang dapat memperbaiki sirkuit listrik yang mengalami kerusakan.

Nanopartikel, terbuat dari besi oksida, memiliki sifat magnetik dan dapat dikendalikan oleh medan magnet, dilapisi oleh lapisan emas yang dapat menghantarkan listrik. Di bawah pengaruh medan magnet eksternal, nanopartikel dapat mengatur secara mandiri percis menyerupai sebuah pita, yang merupakan sebuah struktur konduktif.

Sistem microswarm yang meniru struktur dan fungsi jembatan semut diwujudkan dengan menggunakan nanopartikel magnetik yang difungsionalisasi, sehingga paramagnetik dan konduktif secara elektrik, sebagai sebuah blok bangunan. Melalui penerapan medan magnet berosilasi yang diprogram, blok bangunan dikonfigurasi ulang menjadi seperti pita mikro, yang dapat melakukan perpanjangan reversibel dengan rasio aspek tinggi dan dengan demikian mampu membangun jalur konduktif untuk elektron antara dua elektroda yang terputus dengan tubuh nanopartikel yang difungsikan [Dongdong Jin et al]. 

Panjang dan ketebalan pita nanopartikel dapat dikontrol dengan menyelaraskan medan magnetnya, dan pita “mengering” menjadi struktur yang lebih keras setelah medan magnet dimatikan.

Sistem “microswarm” ini telah menunjukkan kemampuan memperbaiki sirkuit skala mikro yang mengalami kerusakan dengan membuat jalur konduktif yang stabil dan permanen antara dua elektroda yang terputus, meniru struktur dan fungsi jembatan semut.

Karya ini adalah contoh menarik tentang bagaimana sains dan teknologi dapat terinspirasi oleh alam. Mirip dengan koloni semut, sejumlah besar nanopartikel mampu secara kolektif menyelesaikan tugas yang melampaui kemampuan satu nanopartikel tunggal.

Pada tahap saat ini, pita nanopartikel hanya dapat memperbaiki sirkuit yang rusak pada permukaan dua dimensi. Pengembangan masa depan sistem ini harus fokus pada peningkatan ketepatan perakitan nanopartikel, dan mungkin mengembangkan pendekatan untuk membuat koneksi melintasi celah tiga dimensi, yang kemudian akan benar-benar menyerupai jembatan semut. Penelitian ini telah diterbitkan di ACS Nano (ikons.id)