Orasi Ilmiah Guru Besar Institut Teknologi Bandung – Spektroskopi Molekul dalam Pengembangan Material Maju: Menerawang ke Dunia Material yang Tak Terlihat pada Tingkat Molekuler

Description

Buku orasi ilmiah ini memaparkan sejumlah hasil penelitian dan pemikiran yang diselingi oleh pemahaman dan pengalaman penulis selama berkecimpung dalam bidang spektroskopi molekuler, terutama yang terkait dengan pengembangan material maju. Penulis berusaha memaparkan secara sederhana, sebagaimana pengetehuan ini diserap dalam bentuk yang sederhana pula oleh penulis. Berbagai aspek spektroskopi molekuler coba digali dari sisi fundamental, praktis, dan sederhana yang mungkin terlupakan karena dianggap lumrah pada bidang spektroskopi molekuler. Tidak hanya dari segi teoretis, tapi juga dari sisi instrumentasi, eksperimental, pengolahan data, dan aplikasi telah diuraikan pada buku orasi ilmiah ini. Berbagai peristilahan asing telah coba diterjemahkan secara sederhana kedalam Bahasa Indonesia ilmiah yang baik dan benar sehingga mudah untuk dipahami.

Pada bagian pendahuluan akan dipaparkan latar belakang dan strategi riset dalam sains material yang menjadi paradigma umum dalam pengembangan material maju. Paradigma ini menjadi tantangan bagi bidang ilmu spektroskopi molekuler untuk berkiprah dan memberikan solusi. Bab ini akan memberikan gambaran umum seberapa penting peranan spektroskopi molekuler dalam bidang sains material, khusus dalam pengembangan material maju yang meliputi pemahaman dan kontrol pada tingkat atom dan molekul.

Bab berikutnya akan membahas keanekaragaman struktur molekul dan morfologi partikel. Kedua hal ini akan berperan sebagai tulang punggung dalam mengembangkan material maju dengan berbagai sifat unggul. Muncul pertanyaan pertama, yaitu bagaimana kita dapat mengamati keanekaragaman struktur tersebut. Pertanyaan ini kemudian disusul oleh pertanyaan berikutnya yang mempertanyakan korelasi antara struktur dan sifat-sifat unggul yang diamati. Setelah korelasi tersebut dipahami, akan muncul pertanyaan selanjutnya, yaitu bagaimana struktur-struktur tersebut dapati disintesis atau dapat difabrikasi dalam bentuk devais, yang tentu kembali membutuhkan control pada tingkat atom dan molekul.

Sebelum menguasai kontrol, terlebih dahulu peneliti harus mampu melakukan pengamatan pada tingkat atom dan molekul. Semua benda yang akan diamati tidak terlihat oleh mata telanjang, bahkan tidak diamati oleh mikroskop optik yang umum kita gunakan. Pada bab ini peran teknik spektroskopi molekuler dibandingkan dengan teknik mikroskopi yang juga terus berkembang. Memang mikroskop optik biasa tidak mampu mengamati material nano, apalagi mengamati atom dan molekul. Akan tetapi berbagai teknik mikroskopi mutakhir mampu, bagaimana keunggulannya terhadap berbagai teknik spektroskopi molekuler? Apakah dengan berbekal teknik mikroskopi saja cukup bagi peneliti untuk menerawang ke tingkat atom dan molekul?

Interaksi antara cahaya dan materi menjadi dasar dari spektroskopi molekuler. Interaksi utama yang menjadi dasar dari spektroskopi molekuler adalah proses absorpsi dan hamburan. Kedua proses ini akan meliputi berbagai transisi yang kompleks, yang terjadi saat cahaya berinteraksi dengan object under study, termasuk atom dan molekul penyusun suatu material maju. Panjang gelombang cahaya atau energi foton yang digunakan pada teknik spektroskopi molekuler dalam mempelajari material maju mencakup rentang yang luas, yaitu UV (ultraviolet), sinar tampak (visible), inframerah dekat (near infrared – NIR), inframerah tengah (mid infrared – MIR), dan inframerah jauh (far infrared – FIR). Rentang yang lebar ini akan mencakup semua teknik spektroskopi optis dan vibrasional yang akan dipaparkan secara detil.

Dibahas pula beberapa contoh kasus dari sekian banyak pengalaman penulis mengaplikasikan spektroskopi molekuler sebagai suatu alat dalam memecahkan masalah dalam mengembangkan material maju. Kasus dalam memecahkan mekanisme pembentukan partikel silika berstruktur nano yang bermorfologi bicontinuous concentric lamellar (bcl) menjadi salah satu kisah sukses, dimana dengan memahami mekanisme pembentukan, peneliti mampu untuk mensintesis berbagai partikel dengan morfologi serupa dari berbagai material yang berbeda. Hal ini membuka peluang atau kemungkinan yang tak terhingga dalam pengembangan material maju dengan mengembangkan berbagai struktur molekul dan morfologi. Pada akhir buku ini, dipaparkan pendapat penulis tentang masa depan spektroskopi molekuler, yang diprediksi akan menerawang dinamika pada tingkat atom dan molekul lewat teknik spektroskopi molekuler terurai waktu (time-resolved molecular spectroscopy). Dibahas pula pandangan masa depan dalam perkembangan spektroskopi molekuler di Indonesia berserta harapan penulis terkait kemandirian teknologi, khususnya kemandirian pada bidang spektroskopi molekuler melalui berbagai start-up dan industri nasional.