TEKNOLOGI NANO - APA DIA (Part 2)

TEKNOLOGI NANO (Ada juga panggil sebagai 'NANOTEC') merupakan satu bidang sains yang menumpukan kepada jirim-jirim pada saiz antara 1 hingga 100 nanometer (1 nm = 10^-9).  Struktur-struktur partikel nano terdiri daripada tiga jenis iaitu yang berdasarkan bilangan dimensinya iaitu Satu dimensi dimana permukaan objek antara 0.1 dan 100 nm, Dua dimensi iaitu nanotiub yang mempunyai diameter antara 0.1 dan 100 nm dan Tiga dimensi iaitu zarah dengan saiz antara 0.1 dan 100 nm. Mungkin ramai diantara kita tidak faham lagi akan kebaikan dan kegunaan teknologi baru ini. Lazim kita mendengar penggunaan teknologi nano dalam bidang semikonduktor, bidang tenaga, bidang kesihatan dan peralatan telah megujudkan nilai pasaran berjuta-juta ringgit. Teknologi nano dijangka akan terus berkembang sehingga mencecah pasaran berjumlah trilion ringgit dalam beberapa tahun lagi. Tekologi ini akan terus maju walau pun terdapat kebimbangan di sebalik penggunaan meluas partikel berskala nano. Dalam bidang pertanian perlukan banyak teknologi nano sangat relevan terutama dalam bidang pembiakbakaan (Plant breeding), Teknologi Pembajaan, Bahan Kimia Pertanian, Kawalan Serangga dan Perosak serta analisis produk-produk hasil pertanian. Artikel subuh ini saya menulis dalam "Anim Agro Technology" mengenai apa kebaikan teknologi nano dalam menghasilkan sumber tenaga untuk bacaan anda.

Matahari (sun) merupakan sumber tenaga yang paling utama dalam kehidupan (Sila lihat foto sebelah). Kita di kawasan tropika mendapat sinaran matahari sebanyak 12 jam siang hari sepanjang tahun berbanding dengan negara lain di hemispiar utara dan hemispiar selatan yang berbeza-beza mengikut musim. Dunia kini berhadapan dengan krisis tenaga yang bergantung kepada tenaga hidro dan bahan bakar seperti arang batu dan minyak. Sains dan teknologi menawarkan penyelesaian untuk menghadapi krisis yang semakin genting ini dengan sumber tenaga boleh baharu. Teknologi ini didapati mampu untuk menggantikan sumber tenaga tradisional semhlajadi seperti sumber tenaga fosil yang menghasilkan bahan api dimana ia tidak boleh diperbaharui. Lazimnya sumber bahan api fosil mempunyai kelemahan seperti kehabisan sumber, pencemaran, hujan asid dan pemanasan global. Salah satu tenaga boleh baharu yang paling popular dewasa ini ialah sel suria atau juga dikenali dengan nama sel solar. Sel suria sebenarnya diperbuat daripada bahan semikonduktor seperti Silikon dan Galium Arsenik (GaAs). Apabila ia terdedah kepada cahaya matahari, elektron di dalam bahan semikonduktor tersebut akan teruja dan bergerak melalui bahan tersebut menghasilkan arus elektrik. Menurut sejarah dan bahan rujukkan, sel suria telah lama dibangunkan iaitu semenjak tahun 1883 oleh Charles Fritts. Sel suria moden pula telah dibangunkan oleh saintis dari Bell Laboratories pada tahun 1954. Kemudian pada tahun 1970 dilaporkan tenaga ini pertama kali digunakan secara komersil dalam kalkulator dan jam tangan digital. Kita pun seronok kerana tidak perlu beli bateri pada jam tangan dan kalkulator yang digunakan.

Penggunaan Sel Solar lazimnya hanya dapat digunakan oleh mereka yang berduit kerana kosnya adalah tinggi. Perkembangan dalam penggunaan sel solar memanglah sangat perlahan. Bagaimana pun ia hanya dapat menembusi pasaran pada awal tahun 1990'an. Kalau anda hendak ke LCCT di Sepang, anda akan berpeluang melihat satu lokasi yang besar dipasang dengan sel solar untuk tujuan mengumpulkan tenaga. Pemasangan sistem ini memang mahal kerana disebabkan harga sel solar dan sistem komputer yang relatifnya agak mahal. Pada masa dulu kadar kecekapannya yang rendah pada teknologi ini dan ia masih diragui oleh ramai pemain industri. Kini kita dapati perkembangan teknologi sel suria semakin rancak dimana-mana terutamanya pada penghujung abad ke-20. Aktiviti untuk pengeluaran sel solar secara besar-besaran telah dilakukan oleh syarikat teknologi terkenal dunia dimana ia mampu menurunkan kos pemasangan. Kemajuan teknologi nano pada masa ini telah meningkatkan lagi penggunaan dan keupayaan teknologi sel suria dalam proses pengumpulan tenaga solar daripada matahari untuk ditukarkan kepada tenaga elektrik yang boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi harian dan juga sektor perindustrian. 

Beberapa saintis kini telah menghasilkan sel suria menggunakan lapisan bahan GaAs sebagai filem nipis berbanding dengan silikon yang digunakan sebelum ini (Sila lihat rajah tersebut disebelah). Setiap lapisan tersebut akan menghasilkan warna atau gelombang cahaya yang berbeza apabila terdedah pada cahaya matahari. Syarikat pembuat mendakwa keseluruhan tenaga yang dihasilkan di dalam sel yang menggunakan bahan GaAs melebihi sekali ganda daripada kecekapan sel suria yang dihasilkan menggunakan bahan silikon sebelum ini. Ada syarikat lain yang menghasilkan sel suria menggunakan nanoteknologi iaitu bahan G241 di United Kingdom. Syarikat ini telah mengeluarkan bahan untuk sel fotovolta yang berupaya menukarkan cahaya matahari kepada tenaga elektrik walaupun mempunyai kadar serapan cahaya yang rendah (Ketika mendung atau hujan). Sel suria atau sel fotovolta dihasilkan berdasarkan formulasi Graetzel yang dicipta oleh Michael Graetzel pada tahun 1991 dimana beliau mendapat inspirasi daripada proses fotosintesis tumbuhan (Ini ada kaitan dengan bidang pertanian). Diantara beberapa kelebihan menggunakan kaedah sel Graetzel kerana lebih mudah untuk di fabrikasi, mengurangkan kos dan menjimatkan masa serta tenaga untuk menghasilkannya. Syarikat yang menghasilkan G241 telah pun menjalankan pengeluaran besar-besaran produk sel solar ini di kilang pengeluaran mereka dan menyasarkan jualannya untuk negara-negara membangun.

Apakah kepentingan aplikasi teknologi nano dalam bidang penyelidikan?. Kini ada satu penemuan baharu bahan saduran antipantulan yang boleh digunakan dalam penghasilan sel suria berasaskan silikon yang bertujuan untuk meningkatkan penghantaran cahaya matahari ke dalam sel. Dalam jurnal optik terkenal saintis telah melaporkan penemuan bahan saduran antipantulan yang dapat meningkatkan kadar serapan cahaya matahari oleh panel sel solar dimana ini seterusnya akan membenarkannya menyerap keseluruhan spektrum cahaya dari segenap sudut. Penemuan ini berjaya meningkatkan lagi keupayaan dan kecekapan sel solar dalam usaha untuk memaksimumkan kadar serapan cahaya ke atas panel sel solar. Beberapa contoh di atas merupakan hasil kajian dan potensi besar gabungan teknologi nano dan sel solar yang semakin mendapat perhatian dunia dalam menangani krisis tenaga yang semakin membimbangkan. Sains dan teknologi akan terus menawarkan penyelesaian terbaik dalam kita menangani krisis yang berlarutan akibat kerakusan manusia dan juga perubahan alam selari dengan usianya yang semakin meningkat. Ilmu pengetahuan sains dan teknologi perlu digunakan secara berkesan dalam menghadapi situasi mencabar pada masa ini dan masa akan datang. Teknologi nano memang berkait rapat dalam mendapatkan bekalan tenaga yang berkekalan dan relevan dimasa akan datang. Begitulah antara beberapa kebaikan mengenai teknologi nano. Baca mengenai kesan negatif berkaitan teknologi nano dalam artikel saya Part 3. Wasallam!.

SUMBER TENAGA... MAKIN KURANG...
SUMBER MINYAK... DAN JUGA ARANG...
SOLAR SEL... KINI MENJADI GANTIAN...
MAHAL...DIGUNA BERPANJANGAN...

By,
M Anem,
Senior Agrologist.
Taman Cendana, Jalan Istana,
Persimpangan Bukit Beruang,
Bandar Melaka, Melaka,
Malaysia.
(23 Rabiulakhir 1435H).