perkembangan teknologi elektronika

Perkembangan teknologi elektronika yang sangat pesat dalam dasawarsa belakangan ini telah mengarah kepada suatu bentuk teknologi yang menumpukan kepada teknik men-desain piranti dari satuan atom atau molekul yang dikenal dengan istilah elektronika molekul. Sejak Aviram mengusulkan desain piranti diode berbasis molekul pada tahun 1974 dan Carter menyarankan konsep piranti molekul pada akhir tahun 70-an maka teknologi elektronika molekul mendapat perhatian yang serius di kalangan perancang teknologi masa depan [1-3]. Teknologi elektronika molekul menjanjikan prospek masa depan karena mampu menyederhanakan dimensi serta meningkatkan kemampuan berbagai piranti bagi suatu sistem teknologi. Ada tiga faktor penting yang menjadi dasar bagi realisasi teknologi tersebut yaitu :

   1. Perkembangan yang sangat cepat di bidang teknologi mikroelektronika. Hal ini ditunjukkan dengan ukuran piranti elektronika semakin lama menjadi semakin kecil dengan kelajuan eksponensial yang mengarah kepada skala molekul serta peningkatan kemampuan piranti tersebut.

   2. Perkembangan elektronika molekul tidak bisa dihindari sejalan dengan perkembangan teknologi komputer. Komputer yang handal memerlukan kecepatan kalkulasi yang sangat tinggi, mempunyai kemampuan dalam menyimpan data dengan cepat dan dalam jumlah yang sangat besar.

   3. Perkembangan ilmu pengetahuan modern telah berada pada taraf menangani piranti dalam skala nano (10-9 m), sehingga muncul interdisipliner seperti nanoteknologi, bioteknologi, dan ilmu supramolekul yang memungkinkan untuk memanipulasi satuan atom atau molekul untuk bersama-sama digabungkan menjadi struktur supra-molekul bagi suatu bentuk piranti yang terpadu.

Perkembangan Teknologi Mikroelektronika

Sebagai salah satu contoh kemajuan pesat teknologi di bidang teknologi mikroelektronika adalah piranti microprocessor. Dewasa ini (tahun 1997) dalam satu piranti microprocessor dapat memuat 7.5 juta piranti transistor. Jumlah ini merupakan peningkatan sebesar 2 juta dari dua tahun sebelumnya (1995). Jumlah tersebut akan terus meningkat dari waktu ke waktu sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1, dan diperkirakan pada tahun 2011 piranti microprocessor akan bisa memuat 1 milyar buah transistor yang dapat mengirimkan 100 milyar instruksi per detik [4]. Kemajuan yang sangat pesat di bidang teknologi microprocessor ini akan mengimbas aspek lain di bidang teknologi komputer dan pemrosesan data. Upaya meningkatkan jumlah transistor dalam suatu piranti microprocessor tidak bisa lepas dari kemajuan yang dicapai dalam memperkecil dimensi piranti tersebut yang salah satu faktornya adalah adanya perkembangan teknik litografi. Di dalam teknik litografi, dengan menggunakan sumber cahaya Extreme Ultra-Violet (EUV) dapat dibentuk garis circuit piranti yang lebarnya < 0.1 m m (10-7 m). Dewasa ini sedang dikaji penggunaan sumber Soft X-ray yang diharapkan akan dapat dibentuk garis circuit lebih kecil lagi yang berarti jumlah circuit piranti yang dapat dibuat semakin banyak.

Teknik Rekayasa Molekul

Beberapa teknik yang telah lama digunakan untuk melakukan riset di bidang elektronika molekul adalah teknik Langmuir-Blodgett, Spin-Coating, dan Self-Assembly [5] seperti yang akan diuraikan di bawah. Teknik - teknik tersebut dipergunakan untuk merekayasa molekul yaitu menyusun molekul dengan orientasi yang teratur dan homogen dalam bentuk lapisan tipis (thin film) dan memendapkannya baik berujud mono-lapis atau multilapis bagi perancangan piranti elektronika seperti dioda, transistor, sensor, dan lain-lain. Sifat-sifat film yang dimendapkan akan sangat bergantung kepada jenis molekul dari bahan yang digunakannya yaitu bersifat insulator, semikonduktor, konduktor atau superkonduktor. Rekayasa molekul memungkinkan untuk menggabungkan berbagai jenis molekul yang berarti menggabungkan berbagai sifat-sifat molekul yang ada.

1. Langmuir-Blodgett

Teknik Langmuir-Blodgett (LB) memungkinkan untuk menyusun molekul dalam bentuk thin film monolapis [6]. Nama Langmuir-Blodgett diambil dari dua peneliti yaitu Irving Langmuir dan Katherine Blodgett yang telah berjasa mengembangkan teknik tersebut pada tahun 1930-an. Dengan teknik ini dimungkinkan untuk menyusun molekul film dan memendapkannya dalam skala Angstrom (10-10 m) dengan kualitas lapisan yang homogen.

2. Spin-Coating

      Dengan menggunakan teknik spin-coating lapisan molekul akan bisa dibuat sebagai film yaitu dengan cara menyebarkan larutan film ke atas substrat terlebih dahulu, kemudian substrat diputar dengan kecepatan konstant tertentu agar dapat diperoleh mendapan film di atas substrat. Semakin cepat putaran, akan diperoleh film yang semakin homogen dan tipis. Teknik ini telah dipergunakan untuk memendapkan thin film bagi keperluan piranti non-linear optik. Bahan film yang memungkinkan dimendapkan menggunakan teknik ini adalah dari berbagai bahan organik ataupun organometallic. Dibandingkan dengan teknik LB, maka teknik ini lebih mudah dan lebih banyak jenis bahan yang bisa dimendapkan. Di sisi lain kesempurnaan dalam mengatur molekul film tidak sebaik jika dibandingkan dengan yang diperoleh menggunakan teknik LB. Namun, dengan berbagai cara, dimungkinkan untuk mendapatkan kualitas film yang makin sempurna.

3. Self-Assembly

      Teknik ini dipergunakan untuk mengatur molekul agar dapat dimendapkan monolapis film yang diperoleh dengan cara mencelupkan substrat ke dalam suatu larutan tertentu [7] sehingga ikatan antar molekul dengan substrat didasarkan kepada tarikan elektrostatis kation dan anion. Dewasa ini teknik self-assembly telah digunakan untuk menghasilkan monolapis atau multilapis lipid dan protein yang dimendapkan di atas substrat silikon untuk membuat piranti 'bioelectronics molecular'. Dibandingkan dengan teknik LB dan spin coating, maka teknik self-assembly akan dapat menghasilkan ikatan film yang cukup kuat, namun sejauh ini jenis bahan yang bisa direkayasa masih sangat terbatas.

 Pengembangannya di Indonesia

Sejauh ini nampaknya belum banyak penelitian yang mengarah kepada bidang elektronika molekul dikarenakan beberapa sebab yang salah satunya adalah pengembangan teknologi yang didasarkan kepada kerjasama inter-disipliner belum begitu maju, juga trend pengembangan teknologi yang ada sebagian besar masih diprioritaskan kepada upaya mengejar ketertinggalan teknologi yang sedang nampak. Meskipun demikian, diharapkan dalam waktu dekat riset di bidang ini telah mulai diberi perhatian sebagaimana yang terjadi di dunia Barat dan Jepang. Sehingga kita tidak terkejut atau terlalu berat untuk mengejarnya jika teknologi elektronika molekul ini akhirnya muncul dan

menggantikan trend teknologi yang ada sekarang. Banyak aspek yang mendukung untuk mengawali penelitian di bidang elektronika molekul antara lain yaitu konsep dasar peralatan yang dipergunakan untuk merekayasa molekul adalah relatif murah sehingga budget untuk pengoperasiannya bisa dijangkau oleh banyak institusi riset di Indonesia. Faktor lain adalah sumber alam di Indonesia yang memungkinkan untuk mengeksplorasi berbagai bahan dan membuat sintesis bahan baru bagi keperluan berbagai desain.

Referensi :

   1. Y. Wei, Z. Lu, C. Yuan dan Q. Gan., IEEE Engineering in Medicine and Biology, edisi Juli/Agustus 1997, hal. 53 - 61.

   2. F.L. Carter (editor), Molecular Electronic Devices, Marcel Dekker, New York, 1982.

   3. F.L. Carter, R.E. Siatkowski, dan H. Wohltjen (editor), Molecular Electronic Devices, North-Holland, Amsterdam, 1988.

   4. I. Goodwin, Physics Today, edisi Oktober 1997, hal. 85 - 86.

   5. A.K. Ray, IEE Proc.-Circuit Devices Sys., 44(2), 1997, hal. 107.

   6. M.C. Petty, Langmuir-Blodgett Films, Cambridge Press, 1996, hal. 155 - 156.

   7. Hariyadi, "The Switching Diode using a Langmuir-Blodgett Film", Prosiding Seminar Fisika ke XII, HFI cab. Yogyakarta & Jawa Tengah, Universitas Gadjah Mada - Yogyakarta, 1994, hal. 36 - 42.

   8. Rudiono dan M. Takeuchi, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 36(1997), hal. L127 - L129.

   9. M.T. Fowler, M. Suzuki, A.K. Angel, K. Adano, dan T. Itoh, Journal of Applied Physics, 62(8), 15 Oktober 1987, hal. 3427 - 3431.

  10. 10. G.G. Robert (editor), Langmuir-Blodgett Films, Plenum Press, New York, 1990, hal. 27.

  11. A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films from Langmuir-Blodgett to Self-Assembly, Academic Press, Inc., 1991, hal. 237.

  12. H. Wohltjen, W.R. Barger, A.W. Snow, dan N.L. Jarvis, IEEE Trans. Elec. Dev., ED-32, 1985, hal. 1170 – 1174

Perkembangan teknologi pada akhir abad XX ini berlangsung sangat cepat, terutama bertumpu pada tiga bidang: bio-teknologi, material science atau teknologi bahan dan teknologi Elektronika dan Komputer. Perkembangan bio-teknologi telah mempengaruhi berbagai jenis produk, seperti bidang kesehatan dan obat-obatan dan bahan makan. Temuan-temuan bio-teknologi akan menghasilkan berbagai produk sinthesis. Di bidang ilmu bahan, telah memungkinkan diciptakannya berbagai bahan konstruksi yang tidak perlu merusak lingkungan, karena bukan barang tambang. Temuan yang akan memiliki dampak tidak kalah pentingnya adalah di bidang elektronika. Temuan di bidang ini melahirkan berbagai produk teknologi komunikasi, robot, dan laser.

Kemajuan di bidang teknologi komunikasi memungkinkan transaksi business lewat kaca komputer, sedangkan pengembangan robot memungkinkan lahirnya tenaga kerja robot untuk dunia industri. Kecermatan dan disiplin kerja robot sudah barang tentu akan melebihi kemampuan tenaga kerja manusia. Perkembangan bidang komputer telah memungkinkan dimanfaatkan dalam berbagai produk, seperti pilot automatics pada pesawat terbang, menjadikan rancang bangun produk semakin cepat dan cermat, memudahkan pelayanan jasa transportasi dan berbankan. Temuan-temuan di produk laser menghasilkan kemajuan di bidang  ilmu kedokteran. Berbagai operasi akan dapat dilaksanakan dengan memanfaatkan sinar laser. Perkembangan laser juga merupakan fondasi untuk perkembangan teknologi komunikasi lebih lanjut.

Temuan-temuan bidang teknologi akan terus berkembang karena adanya sifat saling mengkait antara temuan satu dengan temuan yang lain. Temuan di bidang bio-teknologi dikombinasikan dengan bidang material science akan mampu menghasilkan "bahan yang canggih". Bahan ini dikembangkan pada level "moleculer". Hasilnya, produk bahan  baru ini akan lebih ringan, lebih kecil, lebih kuat dan lebih fleksibel, sehingga dapat digunakan sebagaimana yang diinginkan. Kombinasi ternuan bio-teknologi dan material science juga akan mempercepat perkembangan bidang komputer, dengan diketemukannya, produk sumber padat energi tinggi. Produksi-produksi elektronika memerlukan energi. Tanpa diketemukan produk sumber energi, pekembangan produk elekttronika akan terhambat. Sebaliknya, ternuan produk sumber energi yang lebih padat dan lebih tinggi kekuatannya, maka perkembangan produksi elektronika akan semakin meningkat. Temuan chip komputer akan memungkinkan seseorang membawa komputer dalam saku bajunya. Komputer tersebut sangat interaktif dan wireless. Multi fungsi terdapat dalam komputer, sebagai alat telepon, fax dan penyimpan data. Di samping itu, perkembangan industri komputer akan melahirkan "Edutainment", yakni pendidikan yang menjadi hiburan dan hiburan yang merupakan pendidikan. Dengan "Edutainment" proses pendidikan akan semakin menarik dan menghasilkan lulusan yang semakin berkualitas

www.blogger.com