Deni Ainur Rokhim
Deni Ainur Rokhim pelajar/mahasiswa

Dikala pena lebih tajam, alangkah baiknya pena tersebut menjadi alat dakwah dan informasi yang berkarimah

Selanjutnya

Tutup

Tekno

Glowing Kristal Pendeteksi dan Pembersih Air Tercemar

16 Mei 2017   12:25 Diperbarui: 16 Mei 2017   13:11 57 0 0

Banyaknya sumber-sumber air yang terkontaminasi oleh logam-logam berat karena pencemaran, membuat manusia, hewan maupun lingkungan terancamoleh dampak negatif yang serius. Logam berat seperti merkuri dan timbal sangat banyak ditemukan di sungai-sungai terutama di daerah industri. Hal ini bisa ditanggulangi dengan berbagai macam cara. Apalagi di zaman serba teknologi seperti sekarang ini seharusnya lebih mudah untuk mengatasinya.

Salah satu kemajuan ilmu dan teknologi yang menunjang kualitas kehidupan di muka bumi ini adalah ilmu yang membahas rekayasa molekul dari level dasar sampai ke supramolekul untuk mencapai tataran material yang multifungsi. Bidang ilmu ini pada dasarnya ditujukan untuk membuat molekul canggih sesuai kebutuhan manusia.

Salah satu penerapannya dapat dilihat pada saat para peneliti mengembangkan jenis khusus dari kerangka organik logam bercahaya (glowing crystal) atau LMOFs yang dirancang untuk mendeteksi dan menghilangkan racun logam berat dalam air. Termotivasi oleh kasus dipublikasikannya logam berat tingkat tinggi yang ditemukan dalam air minum di Flint, Mich., Dan Newark, NJ, tim sains yang dipimpin oleh para peneliti di Rutgers University menggunakan sinar-X intens di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) untuk menyelidiki struktur kristal. Mereka mengembangkan dan mempelajari bagaimana LMOFs mengikat logam berat.Metal Organic Frameworks (MOFs): Material Multifungsi Penunjang TeknologiMOFs merupakanmaterial berpori berskala nanometer dengan struktur kristal dan tingkatkemurnian tinggi yang bertopologi mirip zeolit.

MOFS dapat didesain dengan variasi yang sangat beragam melalui design linker–nya (senyawa organik yang mempunyapasangan elektron bebas di kedua ujungnya) dan dikoordinasikan dengan beberapa pilihan logam sehingga diperoleh ikatan koordinasi yang cukup kuat. Jenis material yang dihasilkan dalamproses sintesis MOFs bisa berupa dua dan tiga dimensi yang infinite (tak terbatas) yang disebut juga sebagai polimer koordinasi berpori (porous coordination polymer).Istilah MOFs digunakan apabila material ini mempunyai porositas yang permanendan tidak rusak strukturnya saat proses aktivasi. 

Sementara itu, material satu dimensi hasil koordinasi logam dan ligan semacam ini akan membentuk polimerkoordinasi.Beberapa metodesintesis yang digunakan untuk membuat MOFs diantaranya adalah metode difusi,solvotermal atau hidrotermal, elektrolisis, mekanik, sintesis menggunakan microwave, dan liquid phase epitaxy.Secara komersial, MOFs sudah diproduksi oleh BASF (perusahaan kimia terbesardunia yang terletak di Ludwigshafen, Jerman) dengan inovasi sintesis secaramekanik (grinding) tanpa butuh pelarut organik.

BASF bekerjasama dengan perusahaan otomotif yang menggunakan teknologi fuel cell (berbahan bakar hidrogen) danperusahaan otomotif berbahan bakar gas metana (ARPA-E’s MOVE (Methane Opportunities for Vehicular Energy) untukaplikasinya.Kinerja LMOF dalam Mengikat Logam BeratSalah satu jenis LMOF yang telah diuji oleh tim dapat secara selektif mengambil lebih dari 99 persen merkuri dari campuran uji logam berat dan ringan dalam waktu 30  menit. Simon Teat, seorang ilmuwan staf Berkeley Lab yang mempelajari kristal LMOF dengan sinar-X di lab Cahaya Lanjutan Source (ALS), menyatakan bahwa masing-masing LMOF berukuran sekitar 100 mikron (sepersejuta meter).

Dia menggunakan pola difraksi diproduksi sebagai cahaya X-ray melanda sampel LMOF, Teat menerapkan perangkat lunak untuk memetakan struktur tiga dimensi dengan resolusi atom. ALS adalah salah satu dari beberapa sumber cahaya sinkrotron X-ray di dunia yang telah mendedikasikan stasiun percobaan untuk studi kristalografi seperti MOFs.Apa yang dia temukan oleh para peneliti adalah struktur bermotif, grid seperti struktur 3-D yang mengandung atom karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan seng yang membingkai besar dengan saluran terbuka.

Rincian struktural skala atom ini adalah kunci untuk memahami bagaimana LMOFs mengikat logam berat, dan juga dapat membantu dalam merancang struktur khusus lebih tinggi. Dalam hal ini, struktur memungkinkan logam berat memasuki saluran terbuka dan secara kimiawi akan mengikat MOFs. Kerangka yang terbuka membuat MOFs mempunyai permukaan yang luas  sehingga memungkinkan mereka untuk mengambil logam berat dalam jumlah besar. Struktur LMOF  yang bersinar telah direkayasa dengan mamasukkan komponen kimia fluorescent, atau ligan. Ketika logam berikatan dengan ligan neon, kerangka yang dihasilkan akan berfluoresensi. Fluoresensi dari LMOFs akan mati ketika mereka berinteraksi dengan logam berat. Sinar X-intens diproduksi di synchrotrons adalah cara terbaik untuk memetakan struktur 3-D dari MOFs.

Mengetahui struktur kristal salah satu aspek yang paling penting dari penelitian ini.MOFs dapat Didaur Ulang Secara Kimiawi Selektif.Para peneliti telah menemukan bahwa LMOFs mengikat kuat ke merkuri dan timbal, tapi mengikat lemah untuk logam ringan seperti magnesium dan kalsium yang juga ditemukan dalam persediaan air tetapi tidak menimbulkan bahaya yang sama. Sifat selektif ini didasarkan pada susunan molekul dari LMOFs. Selain itu LMOFs juga dapat didaur ulang. Para peneliti menemukan bahwa mereka bisa mengumpulkan, membersihkan, kemudian menggunakan kembali LMOFs selama tiga siklus untuk pembersihan racun sebelum kinerja mereka mulai menurun.