'Bunga Matahari Buatan' Berukuran Nano yang Mengikuti Arah Cahaya

sumber : Qian et al., Nature Nanotechnology, 2019

Teknologi nano telah banyak dimanfaatkan di berbagai bidang. Pada bidang kesehatan misalnya, nanomaterial bisa digunakan sebagai penanda sel kanker atau pada bidang teknologi dimana komponen-komponen pada komputer atau smartphone juga dibuat menggunakan teknologi nano. Nah, ada lagi nih perkembangan terbaru teknologi nano yang dikembangkan oleh para ilmuwan dari University of California Los Angeles dan Arizona State University. Teknologi ini diberi nama a sunflower-like biomimetic omnidirectional tracker atau disingkat 'SunBOT'. Apa sih SunBOT ini sebenernya ? Yuk simak penjelesan berikut.

Berkat evolusi dan adaptasi yang terus menerus dilakukan tumbuhan, mereka memiliki kemampun untuk menyerap energi matahari secara maksimum. Sifat tumbuhan tersebut pun menginspirasi para ilmuwan memanfaatkan teknologi nano untuk merancang panel surya yang meniru kemampuan bunga matahari mencari arah cahaya. Mereka membentuk material yang sensitif terhadap suhu menjadi satu struktur tipis yang kuat. Para ilmuwan telah menghasilkan SunBOT yaitu 'batang' kecil yang dapat menuju ke arah sumber cahaya yang terang, menyediakan platform bergerak yang secara dramatis dapat meningkatkan efisiensi berbagai teknologi yang memanfaatkan cahaya matahari.

Dalam ilmu biologi, setiap gerakan tumbuhan sebagai respons terhadap perubahan khusus di lingkungan digambarkan sebagai perilaku nastic. Bunga yang terbuka saat fajar dan menjelang senja adalah contoh perilaku nastic. Ilmuwan memiliki sedikit kesulitan membuat tiruan perilaku nastik seperti gerakan membuka dan menutup, atau menekuk dan memutar sebagai respons terhadap perubahan intensitas cahaya atau suhu yang berfluktuasi. Tetapi alam memiliki perilaku lain yang sedikit lebih rumit yang mengarahkan pergerakan organisme ke arah hal-hal yang dibutuhkan dan jauh dari ancaman. Perilaku ini adalah apa yang kita lihat ketika bunga matahari memiringkan bunga mereka untuk mencari cahaya matahari.

Perilaku menuju ke arah cahaya matahari, atau heliotropisme akan sangat berguna untuk hal-hal seperti fotovoltaik, yang paling efisien ketika terkena cahaya dalam pancaran radiasi yang mengenai permukaannya secara langsung. Cahaya yang masuk dengan sudut sekitar 75 derajat membawa energi 75 persen lebih sedikit dibandingkan cahaya yang berasal dari atas secara langsung.

Untuk mengatasi masalah jumlah energi yang diperoleh ini, tim peneliti mencari gel dan polimer yang merespons cahaya atau panas yang dapat diprediksi. Sejumlah bahan berbeda dipilih sebagai kandidat yang layak diselidiki lebih lanjut, termasuk hidrogel yang mengandung nanopartikel emas, jalinan polimer yang peka terhadap cahaya, dan sejenis elastomer kristal cair yang disematkan dengan pewarna penyerap cahaya.

Setiap susunan dibentuk menjadi sehelai benang selebar beberapa sentimeter. Ketika ditarget oleh laser, tangkai tiruan yang kecil merespons dengan cepat kehangatan cahaya, menyusut di satu sisi dan mengembang di sisi lain menyebabkan benang terangkat dan condong ke arah laser.

Untuk menguji bunga matahari sintetis, para peneliti menyusun beberapa array SunBOT dan merendamnya dalam air, meletakannya tepat di batas air-udara. Untuk mendeteksi kemampuan penyerapan energi dari penemuan mereka, tim kemudian menentukan berapa banyak cahaya yang dikonversi menjadi panas dengan mengukur uap air yang dihasilkan oleh sistem yang mereka buat. Perubahan jumlah uap mengindikasikan bahwa SunBOT memiliki kemampuan empat kali lebih baik dalam menyerap energi pada sudut yang curam daripada permukaan statis yang datar. Ini menunjukkan bahwa berbagai bahan dapat berfungsi sebagai bahan tropis sintetis, para peneliti berpendapat perangkat mereka berpotensi menjadi solusi untuk hampir semua sistem yang mengalami kehilangan efisiensi karena sumber energi yang bergerak. Sebagai contoh, alat ini secara teoritis dapat digunakan untuk menggerakan hampir semua alat yang memanfaatkan energi matahari menuju sumber cahaya, dari panel surya hingga perangkat penguapan yang dapat memurnikan air.

Menurut laporan dari para peneliti SunBOT karya ini mungkin berguna untuk berbagai perangkat seperti enhanced solar harvesters, penerima sinyal adaptif, smart windows, robot mandiri, layar surya untuk pesawat ruang angkasa, guided surgery, perangkat optik yang mengatur sendiri, dan pembangkit energi cerdas (misalnya, sel surya dan biofuel), serta deteksi dan pelacakan emisi energik dengan teleskop, radar, dan hidrofon.

Sumber :

https://www.sciencealert.com/engineers-create-tiny-artificial-sunflowers-that-bend-towards-light