.webp)
Tahu keindahan kaca patri di gereja Sainte Chapelle di Prancis dan Masjid Nasir Al-Mulk di Iran? Nah, teknologi rahasia di balik keindahan kaca patri itu kini dikembangkan BRIN buat sensor pencemaran. Begini nih penjelasannya!
Interaksi unik logam berukuran nano dengan cahaya yang dikenal dalam seni kaca kini dimanfaatkan tim ITS - BRIN - UI untuk mengembangkan sensor molekul fleksibel.
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
 Masjid Nasir al-Mulk di Shiraz, Iran Foto: Mohammad Reza Domri Ganji/1001 Inventions |
Masjid Nasir Al-Mulk (selesai dibangun tahun 1888) yang terletak di kota Shiraz, Iran terkenal akan keindahan kaca-kacanya yang berwarna-warni. Pancaran sinar matahari yang menembus kaca-kacanya mewarnai karpet Persia dan sudut-sudut ruangan memukau siapapun yang mengunjungi masjid ini.
Rahasia Logam Berukuran Nanometer
Tidak banyak yang tahu rahasia dari kaca dekoratif bersejarah yang berwarna hidup ini adalah partikel-partikel logam seperti emas, perak dan kromium berukuran nanometer (nanopartikel) yang ditambatkan ke dalam gelas kaca.
Satu nanometer sama dengan sepersejuta milimeter. Sebagai perbandingan, satu nanometer itu sama dengan ketebalan helai rambut manusia yang dibelah 10.000 kali!
Ketika logam diperkecil menjadi ukuran nanometer, sifat kimia dan fisikanya menjadi jauh berubah dibandingkan ketika ia berukuran makroskopis. Contohnya, logam emas berwarna kuning berkilau, tetapi pada ukuran nanometer, warnanya pun bisa berubah menjadi merah bahkan biru! Inilah yang menjadi kunci pewarna kaca Masjid Nasir Al-Mulk.
Selain memberikan warna yang terang dibanding cat konvensional, teknik pewarnaan menggunakan partikel logam juga jauh lebih awet. Gereja Sainte Chapelle di Paris yang selesai dibangun tahun 1248, hingga saat ini kacanya masih berwana kilau tanpa cat ulang 700 tahun kemudian! Cat biasa tidak akan mampu bertahan di bawah terpaan sinar matahari selama ratusan tahun.
Nanopartikel Bernama Plasmonik
Nanopartikel logam memiliki interaksi unik dengan cahaya matahari. Logam merupakan penghantar listrik yang sangat baik karena muatan listriknya (elektron) mudah digerakkan oleh medan listrik.
Di bawah cahaya matahari - yang merupakan gelombang medan listrik bergerak - muatan listrik nanopartikel logam ikut berayun selaras mengikuti gelombang cahaya. Ayunan selaras ini disebut resonansi plasmonik, sehingga muncullah istilah nanopartikel plasmonik.
Analoginya, gelombang cahaya mengayun muatan listrik sebagaimana jari kita memetik senar gitar. Muatan listrik nanopartikel dan senar gitar sama-sama berayun dengan frekuensinya masing-masing, yang satu dalam bentuk warna sementara yang satu lagi dalam bentuk nada.
Senar dengan bahan, panjang, dan ketebalan berbeda menghasilkan nada berbeda. Demikian pula, material, ukuran, dan bentuk nanopartikel menentukan frekuensi cahaya yang diserap atau dihamburkan, dan akhirnya warna apa yang terlihat.
Contohnya, nanopartikel emas berukuran 50 nanometer bewarna merah cerah sementara nanopartikel perak dengan ukuran sama bewarna kuning terang.
Dari Keindahan Kaca Menuju Sensor: BRIN Aktif Meriset
 Foto: Iwan Darmadi, PhD |
Fenomena plasmonik kini tidak hanya digunakan untuk seni keindahan saja. Sifat tersebut dimanfaatkan dalam sensor, sel surya, perangkat optoelektronik, katalis dan sejumlah pendekatan diagnosis dan terapi. Salah satu penerapannya ditemukan pada alat tes kehamilan yang lazim menggunakan nanopartikel emas untuk menghasilkan garis berwarna.
Di Indonesia, tim lintas institusi yang melibatkan Pusat Riset Fotonika dari Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), Departemen Teknik Material & Metalurgi Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) dan Departemen Fisika Universitas Indonesia (UI) baru-baru ini menerbitkan penelitian tentang substrat sensor fleksibel berbasis fiberglass yang didekorasi nanopartikel perak.
Artikel tersebut terbit di Biochemical Engineering Journal bulan Agustus 2026 dengan penulis pertama mahasiswa S2, Ismawati Putri. Sensor ini memanfaatkan sinergi dari dua efek fisika: efek hamburan Raman dari molekul pencemar dan sifat unik nanopartikel plasmonik yang mengkonsentrasikan cahaya di sekitar permukaanya.
Ketika molekul pencemar menempel pada permukaan nanopartikel, cahaya yang dikonsenstrasikan oleh nanopartikel diserap dan dihamburkan oleh molekul tersebut dengan intensitas tinggi, menungkinkan deteksi dengan sensitifitas tinggi. Menariknya, sensor ini difabrikasi dengan sederhana menggunakan microwave di dapur.
Sangat menarik, sensor ini dapat mendeteksi sidik jari banyak molekul pencemar dengan sekali ukur. Substrat yang fleksibel memungkinkan sensor ini diusap untuk mendeteksi pencemar pestisida pada permukaan sayur dan buah. Teknologi ini punya potensi besar, salah satunya untuk menjamin keamanan pangan dengan biaya murah.
Nanopartikel plasmonik, dulunya dipuja karena keindahannya pada berbagai karya seni termasuk gelas-gelas indah yang menghiasi masjid-masjid dan gereja-gereja klasik. Kini, dengan pemahaman sains modern yang jauh lebih maju, nanopartikel plasmonik menjadi kunci teknologi masa kini dan masa depan.
*) Iwan Darmadi, PhD
Peneliti Senior di Pusat Riset Fotonik BRIN
