Cari Blog Ini

Memuat...

Sabtu, 02 April 2011

Menjadikan ikan berfluoresensi untuk pendeteksian merkuri

face_00015Ilmuwan di Korea Selatan telah mengembangkan sebuah penyelidik (probe) baru untuk logam merkuri yang bisa digunakan untuk pencitraan organ-organ makhluk hidup.
Merkuri merupakan salah satu polutan yang sangat toksik dan umum ditemui. Tetapi meskipun beberapa penyelidik fluoresensi telah ada untuk logam merkuri namun kebanyakan hanya mendeteksi bentuk anorganik dari logam ini; ada beberapa laporan tentang penyelidik untuk spesies merkuri organik seperti metilmerkuri. Meskipun demikian, unsur ini umum ditemukan dalam bentuk organik, yang lebih toksik dibanding merkuri anorganik karena lipofilisitasnya memungkinkan mereka melintasi membran-membran biologis. Konsekuensinya, cara-cara baru untuk mendeteksi spesies-spesies merkuri ini, khususnya pada organisme, sangat penting.
Sekarang, Kyo Han Ahn dari Pohang University of Science and Technology, Injae Shin dari Yonsei University dan rekan-rekannya telah memenuhi permintaan ini. Mereka telah mengembangkan penyelidik sederhana yang bereaksi baik dengan merkuri organik maupun anorganik menghasilkan sebuah produk fluoresen. Mereka telah menggunakan penyelidik (probe) ini untuk memantau spesies merkuri pada sel-sel mamalia dan organ-organ ikan zebra yang diinkubasi dengan merkuri organik.
body_00015
Penyelidik (probe) yang dikembangkan Ahn dan Shin bereaksi dengan merkuri untuk melepaskan suatu senyawa fluroesen
Meskipun penyelidik-penyelidik  sebelumnya untuk merkuri anorganik menggunakan ligan-ligan yang berbasis sulfur, pendekatan Ahn dan Shin memanfaatkan kimia yang berbeda, seperti dijelaskan oleh Amirla de Silva, seorang ahli di bidang sensor fluoresen di Queen’s University, Belfast, Inggris. “Ahn dan rekan-rekannya terinspirasi dari bidang reaksi oksimerkuri. Ini merupakan sebuah kemajuan konseptual yang menarik.” De Silva menambahkan bahwa karena reaksi antara penyelidik (probe) dan merkuri berlangsung ireversibel, maka penyelidik tersebut pada dasarnya adalah sebuah kemodosimeter – atau reagen – bukan sebuah sensor. “Meskipun demikian, sebuah kemodesimeter untuk metilmerkuri merupakan sebuah tahapan penting dalam memungkinkan pemantauan racun yang berbahaya ini.”
Ahn sepakat dan mengatakan penyelidik tersebut dapat menjadi bagian penelitian keracunan merkuri. “Sekarang kita sudah memiliki penyelidik molekuler yang bisa digunakan untuk meneliti dan menelusuri metilmerkuri toksik pada spesies hidup. Dengan menggunakan penyelidik ini, kita bisa meneliti distribusi dan perjalanan metilmerkuri dalam organisme,” paparnya.
Tahapan selanjutnya adalah membuat penyelidik yang lebih sensitif. “Salah satu isu yang paling menantang dalam pendeteksian merkuri adalah bagaimana membedakan merkuri anorganik dari metilmerkuri,” kata Ahn. “Kami belum sampai pada penyelidik seperti itu tetapi kami sedang berupaya keras untuk menemukannya suatu hari nanti.”

Analisa Termal Differential Scanning Calorimetry (DSC)

Differential Scanning CalorimetryAnalisa termal merupakan suatu analisa dengan memberikan input kalor untuk mengetahui karakterisasi dari sampel. Suatu analisa termal memiliki keuntungan yaitu jumlah material yang dibutuhkan hanya sedikit. Hal ini memastikan keseragaman distribusi suhu dan resolusi yang tinggi.
DSC adalah suatu teknik analisa termal yang mengukur energi yang diserap atau diemisikan oleh sampel sebagai fungsi waktu atau suhu. Ketika transisi termal terjadi pada sampel, DSC memberikan pengukuran kalorimetri dari energi transisi dari temperatur tertentu.
DSC merupakan suatu teknik analisa yang digunakan untuk mengukur energi yang diperlukan untuk mengukur energi yang diperlukan untuk membuat perbedaan temperatur antara sampel dan pembanding mendekati nol, yang dianalisa pada daerah suhu yang sama, dalam lingkungan panas atau dingin dengan kecepatan yang teratur. Terdapat dua tipe sistem DSC yang umum digunakan, yaitu :
  • Power – Compensation DSC
  • Heat – flux DSC
Power – Compensation DSC
Pada Power – Compensation DSC, suhu sampel dan pembanding diatur secara manual dengan menggunakan tungku pembakaran yang sama dan terpisah. Suhu sampel dan pembanding dibuat sama dengan mengubah daya masukan dari kedua tungku pembakaran. Energi yang dibutuhkan untuk melakukan hal tersebut merupakan ukuran dari perubahan entalpi atau perubahan panas dari sampel terhadap pembanding.
Heat – Flux DSC
Pada Heat – Flux DSC, sampel dan pembanding dihubungkan dengan suatu lempengan logam. Sampel dan pembanding tersebut ditempatkan dalam satu tungku pembakaran. Perubahan entalpi atau kapasitas panas dari sampel menimbulkan perbedaan temperatur sampel terhadap pembanding, laju panas yang dihasilkan nilainya lebih kecil dibandingkan dengan Differential Thermal Analysis (DTA). Hal ini dikarenakan sampel dan pembanding dalam hubungan termal yang baik. Perbedaan temperatur dicatat dan dihubungkan dengan perubahan entalpi dari sampel menggunakan percobaan kalibrasi.
Sistem Heat – Flux DSC merupakan sedikit modifikasi dari DTA, hanya berbeda pada wadah untuk sampel dan pembanding dihubungkan dengan lajur laju panas yang baik. Sampel dan pembanding ditempatkan didalam tungku pembakaran yang sama.perbedaan energi yang diperlukan untuk mempertahankannya pada suhu yang mendekati sama dipenuhi dengan perubahan panas dari sampel. Adanya energi yan berlebih disalurkan antara sampel dan pembanding melalui penghubung lempengan ogam, merupakan suatu hal yang tidak dimiliki oleh DTA.
Rangkaian utama sel DSC ditempatkan pada pemanas silinder yang menghamburkan panas ke sampel dan pembanding melalui lempengan yang dihubungkan pada balok perak. Lempengan memiliki dua plat yang ditempatkan diatas wadah sampel dan pembanding.

Spektrofotometri

Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan  sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube.
Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri.
Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombangdan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda.
Absorbsi sinar oleh larutan mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu :
Hukum_Lambert_Beer
A =     log ( Io / It )         =  a b c
Keterangan  : Io = Intensitas sinar datang
It = Intensitas sinar yang diteruskan
a = Absorptivitas
b = Panjang sel/kuvet
c = konsentrasi (g/l)
A = Absorban
Spektrofotometri merupakan bagian dari fotometri dan dapat dibedakan dari filter fotometri sebagai berikut :
1. Daerah jangkauan spektrum
Filter fotometr hanya dapat digunakan untuk mengukur serapan sinar tampak (400-750 nm). Sedangkan spektrofotometer dapat mengukur serapan di daerah tampak, UV (200-380 nm) maupun IR (> 750 nm).
2. Sumber sinar
Sesuai dengan daerah jangkauan spektrumnya maka spektrofotometer menggunakan sumber sinar yang berbeda pada masing-masing daerah (sinar tampak, UV, IR). Sedangkan sumber sinar filter fotometer hanya untuk daerah tampak.
3. Monokromator
Filter fotometere menggunakan filter sebagai monokrmator. Tetapi pada spektro digunakan kisi atau prisma yang daya resolusinya lebih baik.
4. Detektor
-   Filter fotometer menggunakan detektor fotosel
-   Spektrofotometer menggunakan tabung penggandaan foton atau fototube.
Komponen utama dari spektrofotometer yaitu :
  1. 1. Sumber cahaya
Untuk radisi kontinue :
-         Untuk daerah UV dan daerah tampak :
-         Lampu wolfram (lampu pijar) menghasilkan spektrum kontiniu pada gelombang 320-2500 nm.
-         Lampu hidrogen atau deutrium (160-375 nm)
-         Lampu gas xenon (250-600 nm)
Untuk daerah IR
Ada tiga macam sumber sinar yang dapat digunakan :
-         Lampu Nerst,dibuat dari campuran zirkonium oxida (38%) Itrium oxida  (38%) dan erbiumoxida (3%)
-         Lampu globar dibuat dari silisium Carbida (SiC).
-         Lampu Nkrom terdiri dari pita nikel krom dengan panjang gelombang 0,4 – 20 nm
-      Spektrum radiasi garis UV atau tampak :
-       Lampu uap (lampu Natrium, Lampu Raksa)
-       Lampu katoda cekung/lampu katoda berongga
-       Lampu pembawa muatan dan elektroda (elektrodeless dhischarge lamp)
-       Laser
  1. 2. Pengatur Intensitas
Berfungsi untuk mengatur intensitas sinar yang dihasilkan oleh sumber cahaya agar sinar yang masuk tetap konstan.
  1. 3. Monokromator
Berfungsi untuk merubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukuran
Macam-macam monokromator :
-   Prisma
-   kaca untuk daerah sinar tampak
-   kuarsa untuk daerah UV
-   Rock salt (kristal garam) untuk daerah IR
-  Kisi difraksi
Keuntungan menggunakan kisi :
-   Dispersi sinar merata
-   Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama
-   Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum
  1. 4. Kuvet
Pada pengukuran di daerah sinar tampak digunakan kuvet kaca dan daerah UV digunakan kuvet kuarsa serta kristal garam untuk daerah IR.
  1. 5. Detektor
Fungsinya untuk merubah sinar menjadi energi listrik yang sebanding dengan besaran yang dapat diukur.
Syarat-syarat ideal sebuah detektor :
-         Kepekan yang tinggi
-         Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi
-         Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.
-         Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.
-         Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.
Macam-macam detektor :
-    Detektor foto (Photo detector)
-      Photocell
-      Phototube
-      Hantaran foto
-      Dioda foto
-      Detektor panas
  1. 6. Penguat (amplifier)
Berfungsi untuk memperbesar arus yang dihasilkan oleh detektor agar dapat dibaca oleh indikator.
  1. 7. Indikator
Dapat berupa :
-         Recorder
-         Komputer

Seberapa banyak arsenik yang anda minum?

new-face-008Minuman-minuman khas Jepang yang berbahan baku beras telah menjadi bagian penting dalam diet sadar-kesehatan di Barat, seperti diet vegetarian dan diet makrobiotik. Akan tetapi, kadar arsenik anorganik toksik yang terkandung dalam jenis-jenis minuman ini sebetulnya dapat menimbulkan kekhawatiran kata Antonio Signes-Pastor di De Montfort University, Leicester, Inggris.
Kadar arsenik yang tinggi baru-baru ini telah ditemukan dalam makanan yang berbahan baku beras, papar Signes-Pastor. Sekarang, dia dan rekan-rekannya telah menemukan bahwa minuman seperti misos, sirup, dan amazake mengandung kadar arsenik yang juga signifikan. “Produk-produk asal beras yang kami teliti dikonsumsi oleh jutaan orang di Jepang secara reguler, dan semakin menjadi bagian penting dalam diet konsumen sadar-kesehatan di negara-negara Barat, papar Signes-Pastor. Akan tetapi, memasukkan tipe-tipe minuman ini dalam daftar diet bisa menambah sebanyak 23% kadar toleransi harian arsenik, kata dia.
“Walaupun secara tersendiri kadar ini kelihatannya tidak terlalu mengkhawatirkan, namun bagi orang yang sebelumnya telah mendapatkan kadar arsenik yang tinggi dari beras dan produk-produk berbasis rumput-laut kadar ini bisa berarti telah melebihi kadar toleransi harian maksimum,” papar David Polya, yang meneliti efek arsenik dalam air tanah di University of Manchester, UK.
Signes-Pastor menjelaskan bahwa produk-produk serupa yang berasal dari jelai (barley) atau millet mengandung kadar arsenik yang lebih rendah dan bisa digunakank sebagai alternatif bagi minuman-minuman yang berbahan baku beras. Ini khususnya penting bagi orang-orang yang sebelumnya telah memakan banyak produk beras dan rumput laut, tambahnya.
Polya menambahkan bahwa penelitian ini memberikan implikasi yang jelas bahwa regulasi untuk arsenik anorganik dalam bahan pangan dan minuman non-air harus diuji ulang. Dia menganjurkan bahwa penyusunan peraturan yang lebih konsisten untuk arsenik pada bahan pangan dan minuman non-air bisa menghasilkan pengurangan kejadian penyakit yang terkait arsenik seperti berbagai penyakit kanker.”
Adapted from: chemistryworld

Zat Berbahaya pada Sirup Jagung Berfruktosa Tinggi

SirupPara peneliti telah mengembagkan keadaan yang memicu perkembangan formasi tingkat berbahaya yang potensial dari zat beracun pada sirup jagung berfruktosa tinggi (HFCS) yang seringkali dimakan lebah madu. Studi mereka, yang muncul pada isu akhir – akhir ni di jurnal dwi mingguan Agricultural and Food Chemistry pada ACS, mungkin juga mempunyai implikasi untuk minuman ringan dan lusinan makanan manusia lainnya yang berisikan HFCS. Zat tersebut, hydroxymethylfurfural (HMF), terbentuk hanya dari fruktosa yang dipanaskan.
Dalam studi barunya, Blaise LeBlanc dan Gillian Eggleston beserta para kolega mencatat bahwa penggunaan HFCS yang ada dimanapun sebagai pemanis minuman dan makanan kaleng. Beberapa peternak lebah juga memberi makan zat ini kepada lebah mereka untuk meningkatkan reproduksi dan produksi madu. Saat terekspos pada suhu yang hangat, HFCS dapat membentuk HMF dan membunuh  lebah madu. Beberapa peneliti percaya bahwa HMF mungkin saja sebagai suatu factor pada Colony Collapse Disorder, sebuah penyakit misterius yang telah membunuh setidaknya sepertiga populasi lebah madu di Amerika Serikat.
Para ilmuwan memperkirakan tingkat HMF dalam produk HFCS dari pabrikan berbeda selama 35 hari  pada suhu yang berbeda. Saat suhu naik, tingkat HMF naik bertahap. Tingkat tersebut turun drastic sekitar 120 derajat Fahrenheit.
“Data ini penting untuk para peternak lebah komersial, pabrikan HFCS, dan tujuan penyimpanan makanan. Karena HFCS berkaitan dengan pmanis pada makanan kaleng, data pada studi ini sangat  penting bagi kesehatan manusia juga,” pernyataan laporan itu. Ini ditambah dengan studi ini telah menghubungkan HMF dengan kerusakan DNA pada manusia. Sebagai tambahan, HMF terpecah dalam tubuh menjadi zat lain yang secara potensial lebih berbahaya ketimbang HMF.

Bioenkapsulasi: Terobosan Baru Dalam Proses Preservasi Makanan

bioencapsulation4Seiring dengan majunya teknologi komunikasi, kosumen kini lebih mudah mengakses informasi mengenai kesehatan sehingga mereka pintar dan lebih waspada dalam memilih produk makanan dan minuman yang aman. Dengan demikian, produsen juga harus pintar dalam menjaga kualitas produk sehingga konsumen bisa merasa yakin bahwa makanan yang mereka beli itu aman dan bernilai gizi tinggi. Penggunaan komponen bioaktif atau nutraseutikal di dalam bahan makanan merupakan cara paling mudah untuk menghasilkan makanan fungsional; makanan yang meningkatkan kesehatan atau mencegah penyakit. Beberapa contoh makanan fungsional adalah minuman probiotik dan suplemen penurun kolesterol.
Bioenkapsulasi adalah proses di mana suatu komponen aktif dalam makanan dikemas secara kompak dalam partikel-partikel cair atau padat (enkapsulan), atau dibungkus di dalam materi penyelubung. Ukuran mikropartikel tersebut bervariasi antara diameter 5-300 mikrometer. Oleh karena itu, proses penyelubungan ini juga sering disebut mikroenkapsulasi, sedangkan bioenkapsulasi artinya menggunakan biomateri sebagai enkapsulan.
Banyak sekali materi bioaktif yang reaktif dan mudah bereaksi dengan komponen makanan lainnya. Hasilnya dapat berupa produk sekunder yang tidak diinginkan, bahkan degradasi materi bioaktif itu sendiri sehingga makanan tersebut kehilangan nilai jualnya. Enkapsulasi dapat mengatasi hal ini dengan cara memberi perlindungan sementara bagi materi bioaktif dari lingkungannya sepanjang proses pengolahan dan konsumsi, hingga materi tersebut sampai pada targetnya.
Perlindungan oleh enkapsulan dapat memperpanjang tingkat ketahanan makanan, serta memastikan materi bioaktif diserap oleh organ pencernaan yang tepat menembus pertahanan suhu, keasaman lambung, level oksigen, enzim, serta tekanan osmotik. Satu-satunya kekurangan dari enkapsulasi adalah naiknya biaya produksi dan mempersulit proses formulasi, meskipun hasilnya sepadan dengan komplikasi tersebut. Oleh karenanya, enkapsulasi hanya digunakan apabila benar-benar diperlukan.
Dua industri makanan yang saat ini meraih manfaat terbanyak dari bioenkapsulasi adalah industri produk olahan dari susu dan probiotik. Enkapsulasi produk olahan susu telah menjadi bahan riset selama lima tahun belakangan ini. Pada umumnya dilakukan oleh perusahaan multinasional yang bekerja sama dengan perusahaan-perusahaan kecil yang inovatif. Untuk probiotik, biasanya enkapsulan yang digunakan berisi gel. Namun, pengamatan yang lebih detil dengan mikroskop gaya atom (AFM) dan biosensor optik menunjukkan adanya pemisahan antara bakteri dengan matriks gel. Ini berarti bahwa, bakteri tersebut dienkapsulasi oleh gel, bukannya enkapsulan itu sendiri, serta mekanismenya pun jauh berbeda dengan enkapsulasi biasa. Adapun masalah yang masih harus dipecahkan oleh para peneliti adalah bagaimana membuat gel tersebut tahan pada lingkungan pencernaan, khususnya saluran gastrointestinal bagian bawah.
Untuk kedepannya, dan dalam konteks yang lebih luas lagi, bioenkapsulasi juga berguna bagi industri biomedis dan farmasi, bioteknologi, serta kosmetik. Dengan konsep yang sama, ketiga kelompok industri tersebut beharap teknologi ini dapat memuaskan keinginan konsumen akan produk yang sehat, serta menjamin kualitas produk mereka dalam level yang lebih tinggi.

Manfaat Bawang Putih pada Kesehatan

garlicJ-Queen’s memimpin tim yang telah menemukan alasan mengapa bawang putih sangat baik bagi kita. Ada banyak peneliti percaya bahwa senyawa organik, allicin pada bawang putih yang telah memberikan aroma dan rasa, juga bertindak sebagai antioksidan yang paling kuat di dunia. Tetapi sampai sekarang belum jelas bagaimana allicin bekerja, atau bagaimana susunan atas lebih sering dibandingkan dengan antioksidan seperti vitamin E dan coenzyme Q10, yang menghentikan kerusakan akibat senyawa radikal.
“Kami tidak dapat mengerti bagaimana pada bawang putih mengandung Antioxidan yang efisien, karena tidak memiliki sejumlah jenis komponen yang biasanya bertanggung jawab untuk kegiatan Antioxidan yang tinggi dalam tanaman, seperti flavanoids ditemukan di teh hijau atau anggur” Profesor Derek Pratt yang memimpin studi Kimia ini mengatakan “Jika memang allicin yang bertanggung jawab untuk kegiatan ini dalam bawang putih, kami ingin mengetahui bagaimana ia bekerja.”
Tim peneliti menguji kemampuan allicin dalam merusak senyawa radikal sehingga efektif, juga mempertimbangkan kemungkinan bahwa produk dekomposisi allicin mungkin yang dapat melakukannya. Melalui percobaan dengan synthetically maka diproduksi allicin, mereka menemukan bahwa asam dihasilkan ketika kompleks terdekomposisi dengan cepat ketika bereaksi dengan radikal.
Temuan mereka diterbitkan dalam Januari 2009 isu internasional jurnal kimia Angewandte Chemie.
“Pada dasarnya allicin kompleks harus mengurai dalam rangka untuk menghasilkan Antioxidan yang kuat,” jelas Dr Pratt, Ketua Penelitian Kanada di Kimia radikal bebas. “Reaksi antara asam dan sulfenik radikal adalah secepat ia dapat, hanya terbatas pada waktu yang diperlukan untuk dua molekul yang akan datang ketika kontak. Tidak ada seorang pun yang pernah melihat komponen, secara alami atau sintetis, bereaksi dengan cepat ini sebagai antioksidan.”
Para peneliti yakin bahwa ada hubungan antara reaksi dari asam sulfenik dan manfaat bawang putih. “Saat bawang putih telah digunakan sebagai jamu selama berabad-abad dan banyak suplemen bawang putih di pasar, sampai saat ini belum ada penjelasan untuk meyakinkan mengapa bawang putih yang bermanfaat,” kata Dr Pratt. “Saya pikir kami telah mengambil langkah pertama dalam menyibak secara mendasar kimia mekanisme yang dapat menjelaskan manfaat obat dari bawang putih.”
Setipe dengan dengan bawang merah, bawang putih adalah spesies di dalam keluarga Alliaceae. Semua ini berisi tanaman lainnya yang kompleks yang sangat mirip dengan allicin, tetapi mereka tidak memiliki properti kandungan obat yang sama. Dr Pratt dan rekan percaya bahwa ini adalah karena adanya tingkat dekomposisi lambat dari allicin dalam bawang merah,dan bawang putih yang mengarah ke tingkat yang lebih rendah dari asam sulfenic untuk bereaksi sebagai antioksidan dengan radikal.
Studi ini didanai oleh Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) dan Departemen Inovasi Ontario. Anggota lain dari tim peneliti Kimia pasca-doktoral dan peneliti Vipraja Vaidya Keith Ingold, dari National Research Council of Canada.
Sumber: http://www.ccnmag.com/article/chemists_explain_health_benefits_of_garlic

Kecambah brokoli memperlambat perkembangan kanker

b9PP00130A-225-FOR-TRIDION_tcm18-173137Jika anda ingin mencegah atau memperlambat perkembangan kanker kulit dengan memakan kecambah brokoli secara reguler dapat membantu sekali, klaim para peneliti di Amerika Serikat.
Jenis kanker yang paling umum pada manusia adalah kanker kulit non-melanoma, yang seringkali disebabkan oleh radiasi sinar  ultra violet (UV). Sedangkan menghindari eksposure terhadap radiasi UV tingkat rendah dan menggunakan tabirb surya adalah cara yang baik untuk menghindari kanker, sekian banyak kerusakan yang telah dilakukan. Namun, mengurangi efek berbahaya dari eksposure sebelumnya mungkin saja sesederhana dengan memakan kecambah brokoli secara reguler, kata Albena Dinkova-Kostova pada John Hopkins University, Baltimore.
Brokoli, lobak, dan seledri air menghasilkan  sulforaphane yang sangat reaktif saat dicerna, dimana dipandang dapat memicu sintesis sel pelindung protein dan melindungi terhadap kanker. Banyak kelompok telah memeriksa efek sulforaphane pada berbagai penyakit kronis seperti epidemiology, dan kanker prostat. Sekarang ini timnya Dinkova-Kostova telah menyelidiki efek anti kanker kulit dari sulforaphane saat dimakan, ketimbang diaplikasikan pada kulitnya.
Konsentrasi yang lebih tinggi dari sulforaphane ditemukan pada tanaman yang lebih muda
Dinkova-Kostova mengesktraksi glucoraphanin – pendahulu sulforaphane – dari kecambah brokoli dan memberi dosis makan sehari-hari pada tikus yang sebelumnya telah diekspose pada radiasi UV dua kali seminggu selama 17 minggu. Jumlah tikus yang menghasilkan beberapa tumor atau lesions berkurang sebesar 25 persen, jumlah tumor berkurang 47 persen dan volume tumor berkurang sebesar  70 persen. Dengan menganalisa urine dari tikus menunjukkan bahwa glucoraphanin telah diubah menjadi bahan aktif sulforaphane.
‘Semakin muda tanamannya, semakin tajam rasanya dikarenakan tingginya konsentrasi sulforaphane,’ komentar Dinkova-Kostova. Brokoli yang dimasak masih mengandung glucoraphanin, namun tidak seperti yang mentah dimana diubah menjadi sulforaphane di perut ketimbang selama dikunyah, dengan efisiensi bervariasi satu orang dengan yang lainnya. Namun begitu, memakan brokoli yang sudah dimasak, atau brokoli dibekukan yang telah dibasuh tidaklah menghasilkan seperti hasil yang positif diperlihatkan pada studi karena glucoraphanin dapat terlarut dalam air, tambah Dinkova-Kostova.
Elizabeth Jeffery, seorang profesor nutrisi dan toksikologi dari University of Illinois, Urbana, Amerika Serikat, mengatakan bahwa ‘ini merupakan makalah pertama yang menunjukkan bahwa tanpa konversi sebelumnya menjadi sulforaphane, suatu ekstrak yang kaya akan  glucoraphanin memperlambat insiden kanker’. Temuan ini sangat relevan karena kebanyakan orang minum suplemen brokoli yang semuanya mengandung glucoraphanin, dari pada sulforaphane, atau kecambah yang dikeringkan semuanya, tambahnya.
Dinkova- Kostova berharap untuk mengembangkan suatu strategi protektif bagi orang-orang yang beresiko tinggi terkena kanker kulit, pada orang-orang tertentu yang telah mempunyai donasi organ tubuh. Namun sementara itu hal ini mungkin saja sangat menyakitkan bagi anda untuk memakan sayuran hijau.

Minuman Jus Cranberry Dapat Menjauhkan Infeksi

Studi menunjukkan bahwa pengobatan secara rumahan mencegah bakteri dari pembentukan biofilm
Bethany Halford
Dengan meminum segelas jus cranberry setiap hari dapat menhilangkan urinary tract infections (UTI), atau semacamnya berdasar cerita penyembuhan secara rumahan. Hingga baru-baru ini, bagaimanapun, para ilmuwan menanggapi tentang  keuntungan minuman cranberry sedikit yang mempercayainya.
Sekarang ini, sebuagh tim yang dipimpin oleh Terri A. Camesano dan Yuanyuan Tao dari Worcester Polytechnic Institute, di Massachusetts, telah menunjukkan bahwa meminum jus cranberry dapat mencegah Escherichia coli, Staphylococcus aureus, dan UTI lainnya yang menyebabkan bakteri dari melekatnya pada saluran urinary dan membentuk biofilm pada saluran tersebut.
Pekerjaan ini ditunjukkan pada pertemuan nasional ACS di San Francisco selama sesi Division of Colloid & Surface Chemistry saat Minggu sore.
Para peneliti secara sukarela meminum baik air minum atau jus cocktail cranberry dan kemudian memelajari beberapa efek urin mereka pada bakteri. Dengan menggunakan penyelidikan melalui mikroskop bertenaga atom, mereka mengukur kemampuan bakteri untuk melekat—suatu langkah awal yang perlu bagi formasi biofilm yang terlihat pada UTI. Urin dari para sukarelawan tersebut yang meminum jus cocktail cranberry mencegah terjadinya penempelan bakteri dan formasi biofilm. Bakteri yang diperlakukan dengan urin dari para sukarelawan  yang meminum air minum, di lain pihak, masih mampu melekat dan membentuk biofilms.
Kemampuan tempur UTI dari jus cranberry bertahan antara enam hingga 24 jam setelah dikonsumsi, kata Camesano. Dia juga menjelaskan bahwa diet jus cranberry hampir sama efektifnya dengan bahan-bahan bergula, jadi hal ini sangat mungkin untuk menghindari infeksi tanpa perlu mengkhawatirkan tentang masalah ukuran pinggang anda.

Pendeteksian merkuri dalam organ ikan

b922305c-250-FOR-TRIDION_tcm18-173277Merkuri merupakan elemen racun yang dapat membunuh ikan.
Tingkat jejak merkuri organ ikan dapat dideteksi dengan menggunakan penyelidikan dua photon fluorescent yang didesain oleh para ilmuwan Korea.
Merkuri merupakan elemen racun terkenal yang dapat merusak DNA dan mengganggu pusat saraf dan sistem endokrin. Hal ini dilepaskan kedalam lingkungan melakukan aktifitas volkanik, prouksi batu bara dan limbah industri. Ikan yang hidup pada air yang tercemar secara khusus rentan terkena keracunan, sebagaimana merkuri dapat diambil melalui mulut atau kulit dan membusuk dalam organ mereka.
Pendeteksian jumlah jejak ion polutan merkuri sangatlah penting untuk mendeteksi tahapan awal dari kontaminasi jelas Bong Rae Cho pada University of Korea, Seoul. Satu photon merkuri memeriksa yang dapat mendeteksi tingkat racun merkuri pada sampel ikan tersedia namun jaringannya pertama – tama masih diperlakukan dengan asam nitric pada microwave. Pemeriksaan dari Cho menggunakan dua photon pada energi yang lebih rendah dapat mempenetrasi sampel secara mendalam tanpa perlu perlakuan lebih lanjut.
Distribusi merkuri dan akumulasinya di organ dapat dicitrakan dan jejak konsentrasi dapat diperkirakan dengan menggunakan pemeriksaan. ‘Pemeriksaan kami akan mempunyai aplikasi yang bermanfaat dalam mendeteksi ion – ion merkuri hampir pada jaringan makluk hidup apapun, seperti ikan, organ manusia, dan sayuran,’ kata Cho.
Cho menambahkan bahwa hubungan antara isi ion merkuri dan pendistribusiannya pada area beracun yang diberikan oleh pemeriksaan dapat meningkatkan pemahaman mengenai ion merkuri yang berada jaringan tubuh manusia dan kemungkinan membantu menemukan pengobatan.
‘[Pekerjaan ini] secara impresif mengkombinasikan fitur desain pemeriksaan yang asli, pentingnya analitikal dan maha karya instrumentasi untuk menahan permasalahan determinasi ion merkurik pada sel yang hidup, dengan menyadari tingginya tingkat selektifitas dan rendahnya batas deteksi dalam jangka pengukuran yang pendek.’ komentar Knut Rurack, seorang ahli dalam sensor bioanalitikal pada BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Berlin, Jerman.
Tim ini juga mengembangkan dua pemeriksaan photon dalam mendeteksi polusi metal berat lainnya, seperti kadmium dan timah. Seperti pemeriksaan ini mengarah pada suatu cara menuju penyelesian jaringan lingkungan seperti polusi metal berat dan mempunyai potensi yang dapat digunakan dalam aplikasi medis atau digunakan oleh agensi lingkungan di masa mendatang, Cho menyimpulkan.

Penjelasan mengenai akumulasi asam di atmosphere

Beberapa studi baru mungkin dapat membantu menjelaskan konsentrasi tinggi dari  asam sulfuric di atmosphere. Penelitian ini dapat juga memberikan implikasi bagi pemodelan cuaca global, yang memungkinkan para ilmuwan untuk mengurangi ketidak menentuan yang berkaitan dengan efek aerosol berdasarkan prediksi mereka.
Para ilmuwan telah berusaha bertahun-tahun untuk merekonsiliasikan konsentrasi atmospheris dari asam sulfuric yang merupakan hasil dari eksperimen laboratorium terhadap tingkat formasi partikelnya. Menurut Mikko Sipilä dari University of Helsinki di Finlandia, hal ini menurun pada ketidak cukupannya pendetektor partikel pada eksperimen sebelumnya – salah satu yang terbaik hanya mampu mendeteksi partikel sebesar 3nm dan diatasnya. Namun sekarang ini Sipilä dan sebuah tim dari peneliti internasional telah mengembangkan beberapa metode untuk mendeteksi partikel yang hampir lebih besar dari nanometer tunggal.
Sebagaimana penjelasan Sipilä, pada konsentrasi dibawah 108 molekul per kubik sentimeter, yang berada di atmosphere, partikel asam sulfuric yang dibentuk oleh kondensasi dari gas  H­­2SO4 tumbuh sangat lamban sekali. ‘Ini berarti bahwa didalam waktu mendiami yang digunakan  pada studi sebelumnya – secara tipikal beberapa puluh detik – beberapa partikel tidak dapat tumbuh diatas batas deteksi partikelnya yang berlawanan dengan apa yang mereka sedang dunakan,’ katanya.
Dengan menggunakan metode deteksi yang telah dikembangkan, para peneliti menunjukkan bahwa tidak adanya ketidak sesuaian dari beberapa aturan besaran gayanya antara tingkat yang diamati dan perkembangan teoritisnya. Sementara tingkat perkembangan yang mereka lakukan tidaklah sesuai dengan prediksi sebelumnya dari teori tersebut, mereka mengatakan bahwa persetujuannya adalah ‘baik’.
Pada teori nukleasi, adanya ambang penerimaan yang kritis dimana beberapa partikel seperti asam sulfuric menjadi stabil saat mereka mengkondensasi. Para peneliti mengungkapkan bahwa nukleus yang kritis di kasus ini berisi satu hingga dua molekul asam sulfuric. Namun Renyi Zhang, seorang ahli pada ilmu pengetahuan atmospheris pada Texas A&M University di Amerika Serikat, mengatakan bahwa ‘hal ini sangatlah sulit untuk menjelaskan bagaimana satu hingga dua molekul asam sulfuric, bersama –sama dengan molekul air, dapat membuat suatu nukleus yang kritis, dari sudut pandang thermodinamika.’ Dia menambahkan bahwa hasilnya masih perlu direproduksi lagi oleh kelompok lainnya.
Jika hasilnya direproduksi kembali, bagaimanapun juga, mereka mungkin mempunyai implikasi yang penting bagi ilmu pengetahuan cuaca. Sipilä menjelaskan bahwa efek tidak langsung dari aerosol merupakan beberapa hal yang sedikit dapat dipahami dengan baik dalam model cuaca. ‘Akhir-akhir ini Saya pikir pada beberapa model tersebut yang digunakan untuk laporan [Intergovernmental Panel on Climate Change], nukleasinya baik diacuhkan sepenuhnya ataupun hal ini barangkali didasarkan pada pengamatan ambien,’ says Sipilä. ‘Jika saja langkah molekular yang detail tidak diketahui maka hal ini akan menciptakan banyaknya ketidak pastian pada model tersebut. Oleh karena itu mengapa hal ini sangatlah penting untuk memahami langkah yang detail yang nantinya akan meningkatkan akurasi prediksi cuaca global.’

Mengubah Polusi Panas Menjadi Energi Listrik

Peneliti dari Northwestern University telah menemukan suatu material yang dapat memanfaatkan polusi panas yang dihasilkan dari mesin kalor untuk menghasilkan listrik. Para peneliti tersebut menempatkan nanokristal garam batu (stronsium tellurida, SrTe) ke dalam timbal tellurida (PbTe). Material ini telah terbukti dapat mengkonversi kalor yang dihasilkan sistem pembuangan kendaraan (knalpot), mesin-mesin dan alat-alat industri yang menghasilkan kalor, hingga cahaya matahari dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi dibanding penemuan-penemuan serupa sebelumnya.
Paduan material ini menunjukkan karakteristik termoelektrik yang cukup tinggi dan dapat mengubah 14% dari polusi kalor menjadi listrik, tanpa perlu sistem turbin maupun generator. Kimiawan, fisikawan, dan ilmuwan material dari Northwestern University berkolaborasi untuk mengembangkan material dengan kemampuan luar biasa ini. Hasil studi mereka telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Chemistry.
“Hal ini telah diketahui selama 100 tahun belakangan, bahwa semikonduktor memiliki karakteristik dapat mengubah panas menjadi listrik secara langsung,” jelas Mercouri Kanatzidis, seorang Professor Kimia di The Weinberg College of Arts and Sciences. “Untuk membuat proses ini menjadi suatu proses yang efisien, yang dibutuhkan hanyalah material yang tepat. Dan kami telah menemukan resep atau sistem untuk membuat material dengan karakter tersebut.”
Mercouri Kanatzidis, co-author dari studi ini bersama dengan tim risetnya mendispersikan nanokristal garam batu stronsium tellurida, SrTe ke dalam material timbal (II) tellurida, PbTe. Percobaan sebelumnya pada penyertaan material berskala nano ke dalam material bulk telah meningkatkan efisiensi konversi kalor menjadi energi listrik dari material timbal (II) tellurida. Tetapi penyertaan material nano ke dalamnya juga meningkatkan jumlah penyebaran elektron, sehingga secara keseluruhan konduktivitas material ini berkurang. Pada studi ini, tim riset dari Northwestern menawarkan suatu model penggunaan material nano pada timbal (II) tellurida untuk menekan penyebaran elektron dan meningkatkan persentase konversi kalor menjadi energi listrik dari material ini.
“Kami dapat menggunakan material ini dengan menghubungkannya dengan peralatan yang cukup murah dengan beberapa kabel listrik dan dapat langsung digunakan, misalnya untuk menyalakan bola lampu,” terang Vinayak Dravid, Professor Ilmu Material dan Teknik di Northwestern’s McCormick School of Engineering and Applied Science dan juga merupakan co-author dari publikasi ilmiah ini. “Perangkat ini dapat membuat bola lampu menjadi lebih efisien dengan memanfaatkan polusi kalor yang dihasilkan dan mengubahnya menjadi energi yang lebih berguna seperti energi listrik, dengan persentase konversinya sekitar 10 hingga 15 persen.
Industri otomotif, kimia, batu bata, kaca, maupun jenis industri lainnya yang banyak membuang panas dalam proses produksinya dapat membuat sistem produksinya lebih efisien dengan menggunakan terobosan ilmiah ini dan dapat menuai keuntungan lebih, kata Kanatzidis yang juga mengadakan perjanjian kerjasama dengan Argonne National Laboratory.
“Krisis energi dan lingkungan adalah dua alasan utama ditemukannya terobosan ilmiah ini, tetapi ini tentu hanyalah permulaan,” kata Dravid. “Tipe struktur material seperti ini dapat saja menimbulkan dampak lain bagi komunitas sains yang tidak kami duga sebelumnya, mungkin saja di bidang mekanik seperti untuk menguatkan dan meningkatkan kinerja sistem mesin. Saya berharap, bidang lainnya dapat mengaplikasikan terobosan ilmiah ini dan menggunakannya untuk kebaikan.”
Sumber:
Northwestern University. “Breakthrough in converting heat waste to electricity: Automotive, chemical, brick and glass industries could benefit from discovery.” ScienceDaily 18 January 2011. 19 January 2011 <http://www.sciencedaily.com­ /releases/2011/01/110118143228.htm>.
Sumber gambar: http://www.sciencedaily.com/images/2011/01/110118143228.jpg

Perubahan bentuk polymer

Seorang peneliti Amerika Serikat telah menunjukkan bagaimana apa yang disebut dengan bentuk memori polymer – suatu bahan yang dapat mengambil bentuk sementara dan kemudian kembali ke bentuk permanennya yang berkenaan dengan stimulus eksternal – mempunyai kemampuan tidak biasa dalam ‘mememorisasi’ keseluruhan bidang dari bentuk yang berbeda dan dapat didorong guna merubah formasi yang berkaitan dengan pemicu temperatur sesuai dengan sempurna.
Pekerjaan ini membuka prospek dalam pengembangan polymer cerdik baru yang dapat mengadopsi suatu bidang dari bentuk yang bergantung pada pemicu yang telah diberikan.
Bentuk memori polymer dapat diprogramkan untuk menahan konformasi temporer khusus yang kembali pada suatu bentuk berbeda dan permanen saat proses pemanasan dilakukan. Untuk melakukan ini, bentuk temporer dibentuk dalam sebuah fase transisi dari suatu polymer – contohnya transisi kaca dimana molekul-molekulnya polymer berubah dari keadaan suatu kaca yang ‘membeku’ menjadi keadaan yang lebih bergerak seperti ‘karet’ saat pemanasan.
Mayoritas luas dari bentuk memori polymers hanya dapat menahan satu bentuk temporer didalam memori mereka karena mereka hanya mempunyai satu keadaan transisi.
Sekarang ini, bagaimanapun juga Tao Xie pada General Motors Research and Development Center di Michigan telah menunjukkan bahwa beberapa polymers dapat diprogramkan untuk menahan setidaknya tiga bentuk temporer, dan kemungkinan bisa lebih, disamping hanya memiliki suatu keadaan transisi saja.
Nafion dapat mengambil beberpa jumlah bentuk yang dapat kembali lagi: S0 (bentuk permanen), S1 (bentuki temporer pertama), dan S2 (bentuk temporer kedua); S1rec (bentuk temporer pertama yang pulih kembali) dan S0rec (bentuk permanen yang pulih kembali)
Xie menginvestigasi bentuk memori dari polymer Nafion yang tersedia secara komersil  - suatu ionomer asam perfluorosulfonic yang digunakan sebagai membran pada bahan bakar sel. Nafion mempunyai temperatu transisi kaca yang luas, berkisar dari sekitar 55°C hingga 130°C. Dengan memanaskan dan merentangkan satu potong polymer diatas temperatur transisi kacanya, hal ini mempertahankan bentuk permanennya. ‘Jika kemudian anda mendinginkannya katakanlah 90°C dan memberikan tenaga yang berbeda, seperti membengkokan, anda dapat memberikan bentuk temporer,’ kata Xie. ‘Dengan mendinginkannya hingga lebih dari 60°C dan memberikan tenaga lainnya maka anda dapat memberikan bentuk [temporer] lainnya, dan dengan mendinginkannya hingga 20°C anda dapat memrogramkan bentuk ketiga.’ Proses ini bertindak untuk ‘memprogram’ bahan tersebut, jelas Xie, dengan bentuk berbeda yang dikaitkan dengan tempertaur spesifik. ‘Yang harus anda lakukan [kemudian] adalah memanaskan hingga lebih dari 60°C dan hal ini akan kembali pada bentuk yang telah anda kunci kedalamnya pada temperatur tersebut, pada suhu  90°C akan kembali pada bentuk lain, dan pada suhu 140°C bentuk permanen akan seperti sedia kala.’
Disebabkan bidang temperatur transisi yang luas, banyak sekali bentuk yang terpisah dapat diprogramkan kedalam polymer. Dan didalam bidang ini, kata Xie, tempertaur apapun dapat dipilih – membuat sistemnya sangat dapat disesuaikan.
Nafion sendiri bagaimanapun merupakan calon yang lemah dalam pemrosesan dalam jumlah besar. Dan sekarang pencarian masih berlangsung, kata Xie, bagi polymer yang dapat diproses lebih yang mempunyai bidang temperatur transisi yang luas.
Andreas Lendlein, seorang ahli bentk memori polymer pada GKSS Research Centre di Teltow, Jerman, mengatakan bahwa penemuan Xie akan properti bentuk memori yang ‘menguntungkan dan canggih’ dari Nafion sangatlah ‘mengejutkan.’

Larutan bersabun bagi permukaan yang tergores

Para ilmuwan Cina telah mengembangkan suatu lapisan superhydrophobic yang dapat diperbaiki dengan memperlakukan permukaan dengan potassium stearate, yang seringkali digunakan pada sabun dan kosmetik. Hal ini dapat mengarahkan pada permukaan superhydrophobic yang dapat memperbaiki dengan sendirinya di kemudian hari.
Banyak seklai permukaan superhydrophobic, seringkali berdasarkan pada biomimetic struktur mikro daun teratai, telah dilaporkan di tahun-tahun terakhir ini bagi beberapa aplikasi seperti baju anti air dan rambu-rambu jalan yang dapat membersihkan dengan sendirinya. Mereka berisi jarum-jarum mikroskopis dimana tetesan air berdiam diri dan bergulung-gulung dengan meninggalkan suatu permukaan dengan sangat mudah. Namun kebanyakan sangatlah rapuh dan tidak seperti daun teratai di alam, dan tidak dapat diperbaiki. Sekarang, Zhenzhong Yang dan para koleganya dari Chinese Academy of Sciences, Beijing, telah mendemonstrasikan suatu metode yang sederhana dan murah dalam meregenerasi ulang jarum-jarum yang rusak.
Yang membuat lapisan ini dengan menggunakan mikrokapsul kalsium hydroxide dengan polymethylmethacrylate berpori-kerangka selulaosa polymer ethyl, yang direkatkan pada suatu resin expoxy pada permukaannya. Dengan membenamkan permukaan pada larutan potassium stearate membuat jarum-jarum padat berukuran nano pada kalsium stearate tumbuh dari pori-pori tersebut dalam permmukaan mikrokapsul, menciptakan tingkat superhydrophobisitas.
diilhami dari alam, daun-daun teratai mempunyai permukaan superhydrophobic yang dapat memperbaiki dengan sendirinya
Jika jarum-jarum kalsium stearate tergores, mereka dapat diregenerasi sepenuhnya dengan memperlakukan permukaan melawan larutan potassium stearate. Hal ini dapat diulangi berkali-kali hingga semua kalsium hidroksida pada mikrokapsul melemah, jelas Yang.
‘Pekerjaan ini menjelaskan suatu cara membuat permukaan superhydrophobic lebih tahan ubtuk digunakan tanpa mengurangi keefektifitasan mereka dengan memungkinkan mereka menyembuhkan properti mereka saat rusak; sementara itu mempertahankan biaya rendah dengan  menggunakan reagent yang murah,’ kata Neil Shirtcliffe, seorang ahli pada permukaan superhydrophobic pada Nottingham Trent University, inggris. ‘Hal ini mirip dengan pendekatan yang digunakan pada tanaman, yang memperbaiki permukaan mereka pada penampakan yang rusak,’ tambahnya.
Yang mengatakan sekarang ini mereka berencana membangun pada pekerjaan ini guna membuat lapisan yang dapat memperbaharui dengan snedirinya, yang dapat memungkinkan penggunaan mereka pada aplikasi praktis secara luas.

Meningkatkan aktifitas katalitis

Meningkatkan aktifitas katalitisPengurangan reaktifitas oksigen pada katalis dapat meningkatkan produksi hidrogen dari oksidasi metan, klaim para ilmuwan Cina.
Oksidasi parsial dari metan menghasilkan syngas (gabungan CO/H2) dan merupakan alternatif yang atraktif bagi bahan bakar minyak. Namun, proses ini muncul secara simultan dengan oksidasi total metan yang tidak menghasilkan H2 secara langsung dan juga melepaskan panas yang membentuk hot-spot pada katalis yang tidak aktif atau memusnahkan mereka, jelas Guanzhong Lu pada East China University of Science and Technology, Shanghai, Cina.
Lu dan para koleganya menemukan bahwa reaktifitas atom – atom oksigen pada katalis menentukan apakah oksidasi total atau parsial saja yang berlangsung. Penambahan ion – ion europium kedalam struktur katalis membuat ikatan yang kuat yang mencegah ato – atom oksigen bereaksi dan lebih banyak hidrogen yang dihasilkan.
Ikatan yang kuat dari metal – oksigen dihasilkan dari produksi hidrogen langsung
‘Kita terkesima akan temuan yang mana hidrogen dapat dihasilkan secara langsung selama katalis oksida europium-doped,’ kata Lu. ‘Hal ini akan engarahkan pada penggunaan yang lebih baik dari metan; menurunkan biaya gas alami, yang dapat mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar minyak,’ tambahnya.
Stuart Taylor, seorang ahli pada katalis heterogen bagi oksidasi selektif pada Universitas Cardiff, berkomentar bahwa ‘Formasi hidrogen langsung dari oksidasi metan parsial sangatlah  diinginkan, tetapi untuk memperoleh hasil yang tinggi, produk yang kurang stabil dari oksidasi yang lebih secara termodinamika haruslah dikontrol.’
Lu menambahkan bahwa faktor kunci yang mengontrol perpindahan dari parsial ke oksidasi total belumlah diketemukan pemecahannya dan kelompok ini berencana untuk menyelidiki desain katalis lebih lanjut.

Indikator Asam-Basa

Halaman ini menggambarkan bagaimana indikator asam-basa bekerja, dan bagaimana pemilihan indikator yang tepat untuk titrasi tertentu.

Bagaimanakah cara kerja indikator

Indikator sebagai asam lemah
Lakmus
Lakmus adalah asam lemah. Lakmus memiliki molekul yang sungguh rumit yang akan kita sederhanakan menjadi HLit. "H" adalah proton yang dapat diberikan kepada yang lain. "Lit" adalah molekul asam lemah.
Tidak dapat dipungkiri bahwa akan terjadi kesetimbangan ketika asam ini dilarutkan dalam air. Pengambilan versi yang disederhanakan kesetimbangan ini:

Lakmus yang tidak terionisasi adalah merah, ketika terionisasi adalah biru.
Sekarang gunakan Prinsip Le Chatelier untuk menemukan apa yang terjadi jika anda menambahkan ion hidroksida atau beberapa ion hidrogen yang lebih banyak pada kesetimbangan ini.
Penambahan ion hidroksida:
Penambahan ion hidrogen:
Jika konsentrasi Hlit dan Lit- sebanding:
Pada beberapa titik selama terjadi pergerakan posisi kesetimbangan, konsentrasi dari kedua warna akan menjadi sebanding. Warna yang anda lihat merupakan pencampuran dari keduanya.
Alasan untuk membubuhkan tanda kutip disekitar kata "netral" adalah bahwa tidak terdapat alasan yang tepat kenapa kedua konsentrasi menjadi sebanding pada pH 7. Untuk lakmus, terjadi perbandingan warna mendekati 50 / 50 pada saat pH 7 – hal itulah yang menjadi alasan kenapa lakmus banyak digunakan untuk pengujian asam dan basa. Seperti yang akan anda lihat pada bagian berikutnya, hal itu tidak benar untuk indikator yang lain.
Jingga metil (Methyl orange)
Jingga metil adalah salah satu indikator yang banyak digunakan dalam titrasi. Pada larutan yang bersifat basa, jingga metil berwarna kuning dan strukturnya adalah:
Sekarang, anda mungkin berfikir bahwa ketika anda menambahkan asam, ion hidrogen akan ditangkap oleh yang bermuatan negatif oksigen. Itulah tempat yang jelas untuk memulainya. Tidak begitu!
Pada faktanya, ion hidrogen tertarik pada salah satu ion nitrogen pada ikatan rangkap nitrogen-nitrogen untuk memberikan struktur yang dapat dituliskan seperti berikut ini:
Anda memiliki kesetimbangan yang sama antara dua bentuk jingga metil seperti pada kasus lakmus – tetapi warnanya berbeda.
Anda sebaiknya mencari sendiri kenapa terjadi perubahan warna ketika anda menambahkan asam atau basa. Penjelasannya identik dengan kasus lakmus – bedanya adalah warna.
Pada kasus jingga metil, pada setengah tingkat dimana campuran merah dan kuning menghasilkan warna jingga terjadi pada pH 3.7 – mendekati netral. Ini akan diekplorasi dengan lebih lanjut pada bagian bawah halaman.
Fenolftalein
Fenolftalein adalah indikator titrasi yang lain yang sering digunakan, dan fenolftalein ini merupakan bentuk asam lemah yang lain.
Pada kasus ini, asam lemah tidak berwarna dan ion-nya berwarna merah muda terang. Penambahan ion hidrogen berlebih menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri, dan mengubah indikator menjadi tak berwarna. Penambahan ion hidroksida menghilangkan ion hidrogen dari kesetimbangan yang mengarah ke kanan untuk menggantikannya – mengubah indikator menjadi merah muda.
Setengah tingkat terjadi pada pH 9.3. Karena pencampuran warna merah muda dan tak berwarna menghasilkan warna merah muda yang pucat, hal ini sulit untuk mendeteksinya dengan akurat!

Rentang pH indikator

Pentingnya pKind
Berpikirlah tentang indikator yang umum, HInd – dimana "Ind" adalah bagian indikator yang terlepas dari ion hidrogen yang diberikan keluar:

Karena hal ini hanya seperti asam lemah yang lain, anda dapat menuliskan ungkapan Ka untuk indikator tersebut. Kita akan menyebutnya Kind untuk memberikan penekanan bahwa yang kita bicarakan di sini adalah mengenai indikator.
Pikirkanlah apa yang terjadi pada setengah reaksi selama terjadinya perubahan warna. Pada titik ini konsentrasi asam dan ion-nya adalah sebanding. Pada kasus tersebut, keduanya akan menghapuskan ungkapan Kind.
anda dapat menggunakan hal ini untuk menentukan pH pada titik reaksi searah. Jika anda menyusun ulang persamaan yang terakhir pada bagian sebelah kiri, dan kemudian mengubahnya pada pH dan pKind, anda akan memperoleh:
Hal itu berarti bahwa titik akhir untuk indikator bergantung seluruhnya pada harga pKind. Untuk indikator yang kita miliki dapat dilihat dibawah ini:

indikatorpKind
lakmus6.5
jingga metil3.7
fenolftalein9.3
Rentang pH indikator
Indikator tidak berubah warna dengan sangat mencolok pada satu pH tertentu (diberikan oleh harga pKind-nya). Malahan, mereka mengubah sedikit rentang pH.
Dengan mengasumsikan kesetimbangan benar-benar mengarah pada salah satu sisi, tetapi sekarang anda menambahkan sesuatu untuk memulai pergeseran tersebut. Selama terjadi pergeseran kesetimbangan, anda akan memulai untuk mendapatkan lebih banyak dan lebih banyak lagi pembentukan warna yang kedua, dan pada beberapa titik mata akan mulai mendeteksinya.
Sebagai contoh, jika anda menggunakan jingga metil pada larutan yang bersifat basa maka warna yang dominan adalah kuning. Sekarang mulai tambahkan asam karena itu kesetimbangan akan mulai bergeser.
Pada beberapa titik akan cukup banyak adanya bentuk merah dari jingga metil yang menunjukkan bahwa larutan akan mulai memberi warna jingga. Selama anda melakukan penambahan asam lebih banyak, warna merah akhirnya akan menjadi dominan yang mana anda tidak lagi melihat warna kuning.
Terjadi perubahan kecil yang berangsur-angsur dari satu warna menjadi warna yang lain, menempati rentang pH. Secara kasar "aturan ibu jari", perubahan yang tampak menempati sekitar 1 unit pH pada tiap sisi harga pKind.
Harga yang pasti untuk tiga indikator dapat kita lihat sebagai berikut:

indikatorpKindpH rentang pH
lakmus6.55 – 8
jingga metil3.73.1 – 4.4
fenolftalein9.38.3 – 10.0
Perubahan warna lakmus terjadi tidak selalu pada rentang pH yang besar, tetapi lakmus berguna untuk mendeteksi asam dan basa pada lab karena perubahan warnanya sekitar 7. Jingga metil atau fenolftalein sedikit kurang berguna.
Berikut ini dapat dilihat dengan lebih mudah dalam bentuk diagram.
Sebagai contoh, jingga metil akan berwarna kuning pada tiap larutan dengan pH lebih besar dari 4.4. Hal ini tidak dapat dibedakan antara asam lemah dengan pH 5 atau basa kuat dengan pH 14.

Pemilihan indikator untuk titrasi

Harus diingat bahwa titik ekivalen titrasi yang mana anda memiliki campuran dua zat pada perbandingan yang tepat sama. anda tak pelak lagi membutuhkan pemilihan indikator yang perubahan warnanya mendekati titik ekivalen. Indikator yang dipilih bervariasi dari satu titrasi ke titirasi yang lain.
Asam kuat vs basa kuat
Diagram berikut menunjukkan kurva pH untuk penambahan asam kuat pada basa kuat. Bagian yang diarsir pada gambar tersebut adalah rentang pH untuk jingga metil dan fenolftalein.
anda dapat melihat bahwa tidak terdapat perubahan indikator pada titik ekivalen.
Akan tetapi, gambar menurun tajam pada titik ekivalen tersebut yang menunjukkan tidak terdapat perbedaan pada volume asam yang ditambahkan apapun indikator yang anda pilih. Akan tetapi, hal tersebut berguna pada titrasi untuk memilihih kemungkinan warna terbaik melalui penggunaan tiap indikator.
Jika anda mengguanakan fenolftalein, anda akan mentitrasi sampai fenolftalein berubah menjadi tak berwarna (pada pH 8,8) karena itu adalah titik terdekat untuk mendapatkan titik ekivalen.
Dilain pihak, dengan menggunakan jingga metil, anda akan mentitrasi sampai bagian pertama kali muncul warna jingga dalam larutan. Jika larutan berubah menjadi merah, anda mendapatkan titik yang lebih jauh dari titik ekivalen.
Asam kuat vs basa lemah
Kali ini adalah sangat jelas bahwa fenolftalein akan lebih tidak berguna. Akan tetapi jingga metil mulai berubah dari kuning menjadi jingga sangat mendekati titik ekivalen.
anda memiliki pilihan indiaktor yang berubah warna pada bagian kurva yang curam.
Asam lemah vs basa kuat
Kali ini, jingga metil sia-sia! Akan tetapi, fenolftalein berubah warna dengan tepat pada tempat yang anda inginkan.
Asam lemah vs basa lemah
Kurva berikut adalah untuk kasus dimana asam dan basa keduanya sebanding lemahnya – sebagai contoh, asam etanoat dan larutan amonia. Pada kasus yang lain, titik ekivalen akan terletak pada pH yang lain.
Anda dapat melihat bahwa kedua indikator tidak dapat digunakan. Fenolftalein akan berakhir perubahannya sebelum tercapai titik ekivalen, dan jingga metil jauh ke bawah sekali.
Ini memungkinkan untuk menemukan indiaktor yang memulai perubahan warna atau mengakhirinya pada titik eqivalen, karena pH titik ekivalen berbeda dari kasus yang satu ke kasus yang lain, anda tidak dapat mengeneralisirnya.
Secara keseluruhan, anda tidak akan pernah mentitrasi asam lemah dan asam basa melalui adanya indikator.
Larutan natrium karbonat dan asam hidroklorida encer
Berikut ini adalah kasus yang menarik. Jika anda menggunakan fenolftalein atau jingga metil, keduanya akan memberikan hasil titirasi yang benar – akan tetapi harga dengan fenolftalein akan lebih tepat dibandingkan dengan bagian jingga metil yang lain.
Hal ini terjadi bahwa fenolftalein selesai mengalami perubahan warnanya pada pH yang tepat dengan titik ekivalen pada saat untuk pertamakalinya natrium hidrogenkarbonat terbentuk.

Perubahan warna jingga metil dengan tepat terjadi pada pH titik ekivalen bagian kedua reaksi.

Mengunci motor molekular

Mengunci motor molekularPara ilmuwan Belanda telah mendesain sebuah motor molekular yang dapat mengunci dengan menggunakan suatu asam dan melepas kuncian dengan menggunakan basa. Penelitian ini menunjukkan mesin molekular lain yang selangkah ke depan dimana dapat dikendalikan dengan cara yang sama sebagai sebuah mesin yang dapat kita gunakan dalam kehidupan sehari – hari.
Ben Feringa dan para koleganya pada Universitas Groningen telah menciptakan serangkaian motor sintetis yang berbeda beberapa tahun yang lalu, namun ini adalah hal pertama terhadap fitur mekanisme penguncian. Ini merupakan sistem molekul tunggal yang rapi dimana ‘lengan pengerak’ dari molekul juga bertindak sebagai sebuah colokan dari stop kontak yang dibentuk dari dibenzo[24] crown-8 ring. Dua belah molekul disatukan dengan ikatan karbon ganda.
Seperti penjelasan dari Feringa bahwa rotasi 360º dari lengan tersebut disebabkan dari isomerisasi yang digerakkan oleh sinar dan panas, namun secara krusial hanya pada saat stop kontak tidak dicolokkan. Ini memerlukan suatu landasan yang kuat untuk menarik proton keluar dari kelompok NH­2 di colokkannnya, memecahkan ikatan hidrogen yang menahan di tempatnya. ‘Jika anda menyinarinya dengan sinar saat keadaan terkunci maka tidak akan bereaksi apapun, tetapi saat anda tidak mentransfer proton dengan cepat maka akan membuka,’ kata Feringa.
Motor molekular yang digerakkan dengan sinar dapat mengunci dan membuka dengan menggunakan asam dan basa
David Leigh, yang berkecimpung dalam motor molekular pada Universitas Edinburgh, Inggris, tertarik untuk melihat bahwa hidrogen yang mengikat cukup kuat untuk menahan dua bagian secara bersamaan. Dia juga menjelaskan bahwa kertas mengilustrasikan perbedaan antara mekanisme mesin pada makroskopik dan dunia molekular – dimana komponen yang bergerak pada rotari makroskopik motor mempunyai momentum sudut, aksi gulungan pada versi molekular mempunyai beberapa tahapan berbeda yang dikaitkan dengan ini, tiap – tiapnya mempunyai semacam kekuatan pendukung yang berbeda.
Perbedaan lain yang nampak adalah motor nanoskala dari tim ini memakan waktu setengah jam untuk menyelesaikan satu putaran, namun Feringa mengatakan bahwa kecepatan dapat dinaikkan setiap saat pada mikrodetik ataupun nanodetik. ‘Ini merupakan proses yang agak lambat,’ katanya, ‘Apa yang harus dihadapi dalam kenyataannya adalah bahwa langkah – langkah isomerisasi thermal tidaklah secepat langkah – langkah isomerisasi fotokimiawi, yang mana sangatlah cepat sekali, namun dalam hal khusus, kita tidak sedang memfokuskan dalam meningkatkan kecepatannya tetapi meningkatkan prinsip penguncian.’
Tim ini telah mendesain motor lainnya yang berputar lebih dari tiga juta kali setiap detiknya dan sekarang ini sedang dibuat ‘mobil nano’. Mereka berencana untuk mengkoneksikan gerakan rotasional piston. Feringa juga sangat berminat untuk menyelidiki bagaimana suatu perangkat dapat bekerja sama dalam sistem biologis.
Motor molekular biologis sangatlah relatif, kata Henry Hess, seorang nanobiotechnologist pada Universitas Florida, Amerika Serikat, motor sintetis masih terdepan. ‘Namun makalah Feringa selangkah maju ke depan,’ katanya.

Aksi ganda nanosensor

Nanosensor polymer yang dikembangkan oleh para ilmuwan Cina merespon terhadap ion-ion metal dan temperature.
Nanosensors optikal mempunyai aplikasi dengan jangkauan luas yang meliputi deteksi urutan DNA, thermometer, alat peraga dan bar code-nya. Sampai dengan sekarang ini pendekatan universalnya adalah dengan menggunakan nanokristal emas atau perak atau juga titik kuatum semikonduktor untuk mendapatkan warna yang diinginkan. Namun, hal tersebut mempunyai kelemahan yang signifikan sebagaimana warna yang mereka hasilkan tidaklah tunable, mereka memerlukan kondisi sintesis kasar dan dapat jiga menjadi sitotoksin.
Jinying Yuan dari Tsinghua University, Beijing, membuat nanosensor optikal yang penuh warna berdasarkan pada porphyrin yang terdiri dari copolymer tiga blok ABCyang mengatasi persoalan tersebut serta merespon terhadap ion metal dan temperaturnya. Hal ini memungkinkan penggunaan keduanya sebagai sebuah pendetektor ion dan thermometer ultra-sensitive.
Larutan copolymer dapat digunakan dengan berbagai ion metal yang masing-masingnya mmberikan warna berbeda dan memungkinkan Yuan untuk menciptakan nanoarray yang mampu dalam menyampaikan secara simultan sinyal sembilan warnanya. ‘Kita dapat mengidentifikasikan dengan jelas metal mana yang memicu perubahan warna spesifik dan serta meniadakan beberapa ion metal yang tidak dapat menyebabkan perubahan warna,’ jelas Yuan. Sebagai tambahan, nanosensor melakukan transisi warna yang luar biasa pada kisaran 35-61°C. Sifat thermochromic berjangkauan luas yang tidak diharapkan dari nanosensor tersebut dapat memungkinkan penggunaan mereka pada kesatuan thermometric ultra-sensitive.
Richard Hoogenboom, seorang ahli pada copolymers dari Radboud University, Nijmegen, Belanda, terkesan dengan ‘hasil yang luar biasa’. Dia mengatakan bahwa dia belum melihat ‘contoh manapun dimana hanya dengan satu polymer memungkinkan untuk mendapatkan spectrum warna yang luas dan daeran yang merasakan temperature hanya dengan menambahkan ion metal’.
Tim Yuan sekarang ini sedang mengembangkan copolymer serupa dengan kelompok porhyrin yang membentuk hidrogel pada larutan air sebagai material gel materials yang dapat diaplikasikan lebih siap lagi dari pada larutannya.

Spectroscopy infra merah membantu diagnosis kanker

Suatu algoritma genetic yang dikembangkan oleh para ilmuwan Inggris dapat membantu penggunaan spectroscopy infra merah (IR) pada diagnosis kanker.
Spectroscopy IR merupakan suatu metode yang tidak merusak dalam penganalisaan sel, jaringan dan zat cair gas yang telah digunkan untuk mendeteksi penyakit berbeda dan tingkatan penyakit berbahaya pada prostate yang terinfeksi, cervical dan jaringan usus besar. Namun beberapa metode untuk memproses sel-sel sebelum analisa tidaklah bersifat standard  dimana melalui laboratorium yang berbeda-beda, yang dapat membuat hasilnya sulit diinterpretasikan oleh yang tidak spesialisasinya di rumah sakit itu sendiri.
Kerja sama yang dipimpin oleh Peter Gardner pada University of Manchester telah memeriksa tanda-tanda IR dari kanker prostate dengan menggunakan sel-sel dari sumber yang sama didalam tubuh. Dengan pentransformasian sel-sel secara biologis dan kimiawi, para peneliti menirukan perkembangan tumor dan menemukan bahwa perbedaan antara tanda-tanda sel dengan tingkah laku tumor yang berbeda sangatlah sulit sekali.
Gardner mengembangkan suatu algortma genetic – suatu program computer yang memelajari dan mengoptimalkan larutan – untuk memproses data IR dari sel-sel sebelum dianalisa. Mereka menggunakan 50 algoritma genetic bebas yang dikerjakan untuk mengoptimalkan sejumlah spectra terklasifikasi dengan tepat. Dengan metode ini, mereka dapat memisahkan keluarga dari sel-sel terkait yang dekat ini dengan akurasi tingkat tinggi.
Max Diem, seorang ahli pada diagnosis spectral dari Northeastern University di Boston, Amerika Serikat, mengatakan makalah ini merupakan ‘suatu aplikasi yang memelopori teknologi berkembang baru–baru ini, dan and menguraikan secara singkat tenaga yang mendiskriminasikan jalur sel-sel kanker dari tingkat penyerbuan berbeda oleh metode spektral’.
‘Tujuannya adalah untuk mengidentifikasikan beberapa tumor yang kelihatannya akan menyebar,’ jelas Gardner, dan menambahkan bahwa dengan pekerjaan yang lebih lanjut, pengidentifikasian tanda-tanda IR akan menjadi alat yang tidak terkira harganya yang dapat digunakan untuk membantu keputusan medis mengenai pengobatannya. ‘Pada saat ini, hal ini melampaui bukti dari tingkat prinsip yang ada namun belumlah siap untuk pengujian medis secara penuh,’ simpulnya.

Kamis, 31 Maret 2011

Superkonduktor Merupakan Organik yang Sederhana

SUPER KRISTAL Metal yang disuntikkan Superkonduktor Merupakan Organik yang Sederhanadari molekul dapat mensuperkonduksikan.
Penemuan suatu superkonduktor hidrokarbon baru bertemperatur tinggiBottom of Form
, berdasarkan pada subunit graphene, menunjukkan kelas baru pertama kali dari superkonduktor organis lebih dari beberapa dekade dan membawa potensi bagi para peneliti untuk mengembangkan variasi molekular yang tidak terhingga. Hal ini juga membantu mengarahkan bidang fisika yang mendiominasi terhadapa superkonduktifitas pada arah bidang ilmu kimiawi.
Sebuat tim dari Jepang yang dipimpin oleh Yoshihiro Kubozono, seorang profesor ilmu kimia dan ilmu pengetahuan permukaan pada Okayama University, melaporkan bahwa kristal molekul picene planar—yang tersusun dari lima benzene terfusi—mensuperkonduksikan pada suhu 18 K saat disuntikan dengan atom potassium atau rubidium (Nature 2009, 464, 76).
Meskipun suhu tersebut sangat relatif dingin sekali dibandingkan dengan suhu lebih dari 100 K mensuperkonduksikan temperatur (Tc) dari beberapa superkonduktor keramik, namun hal ini sebanding dengan Tc dari superkonduktor organis lainnya seperti potassium yang disuntikkan buckminsterfullerene (38 K) dan kalsium yang ter-interkalasikan dengan graphite (11 K).
Para ilmuwan melanjutkan untuk mencari superkonduktor baru bertemperatur tinggi karena mereka pikir akan menjadi bahan ideal nantinya bagi motor listrik yang efisien dan penyimpanan tenaga serta sistem distribusinya.
Dikarenakan superkonduktor bertemperatur tinggi dimulai dengan munculnya di laboratorium pada tahun 1980an, daftarnya telah meluas dari bahan perunggu oksida pertama kalinya hingga meliputi seperti persenyawaan magnesium diborida dan juga beberapa molekul organis. Sebagaimana picene yang dianggap sebagai suatu fragmen dari bahan karbon graphene berkawat kandang ayam, Kubozono menjelaskan, alkali yang disuntikkan superkonduktor acene sdapat saja menjadi suatu kelurga besar.
“Picene bukanlah molekul spesial, namun sangat umum sekali,” kata Kubozono. “Lebih lanjut kita mengharapkan adanya superkonduktor acene baru.”
Menurut beberapa teori mengenai superkonduktifitas, dengan menurunkan beberapa temperatur bahannya akan menghasilkan apa yang disebut dengan elektro pasangan Perunggu yang mengatasi repulsi mutual mereka dan selanjutnya dapat mengalir melalui bahan yang segera terjadi. Bahan organis yang mensuperkonduksikan umumnya berdasarkan pada persenyawaan aromatik, yang memiliki sistem π orbitals. Beberapa elektron mendonasikan kepada π orbital dari atom metal alkali dapat mensuperkonduksikan, dibawah kondisi tertentu.
Penulisnya beralasan bahwa dikarenakan picene menyerupai segmen dua dimensional dari graphite, hal ini kemungkinan juga mensuperkonduksikan saat disuntik. Kedua hal ini dilakukan di Inggris, sebagaimana apa yang dikatakan profesor bahan kimiawi yaitu Matthew J. Rosseinsky pada University of Liverpool dan Kosmas Prassides pada Durham University dalam sebuah pandangan mengenai laporan ini bahwa “hal ini merupakan contoh pertama kalinya dari superkonduktor molekular dimana komponen organisnya berisi hanya atom karbon dan hidrogen.”
Meskipun kemiripan picene terhadap graphite, elektronisnya menyerupai beberapa metal superkonduksi yang disuntik fullerenes, catat mereka. Meskipun elektronis tersebut adalah buktinya, mekanisme superkonduksi picene belumlah sepenuhnya menjelaskan apa-apa, laporan dari tim Kubozono. Namun hal yang penting dari struktur picene adalah menyoroti  pada saat dibandingkan dengan molekul pentacene, yang mana bersifat isomeric dengan picene, namun bergaris lurus: Metal alkali  yang terinterkalasikan dengan beberapa molekul pentacene tidaklah mensuperkonduksikan.
“Saya pikir perbedaan yang saling berbenturan ini adalah sangat menarik dan menyarankan sebuah petunjuk dalam memahami  asal muasal superkonduktifitas pada sistem hidrokarbon aromatik terinterkalasi,” kata profesor Hideo Hosono dari Tokyo Institute of Technology, yang baru-baru ini laboratoriumnya menemukan sebuah keluarga dari superkonduktor besi arsenida (C&EN, Oct. 20, 2008, page 15).
Laboratorium Kubozono sekarang ini sedang mencari yang berkenaan dengan superkonduktor dengan menginterkalasikan atom metal kedalam acene lainnya.
Hosono menjelaskan bahwa banyak sekali pemain pada penelitian superkonduktifitas baru-baru ini memiliki latar belakang ilmu kimiawi. Banyak sekali dari penemuan superkonduksi di laboratoriumnya dilaporkan pertama kalinya pada jurnal ilmu kimiawi seperti Journal of the American Chemical Society.
“Penelitian material pada superkonduktor secara luas telah kilakukan [pada bidang] bahan fisika terkondensasi,” kata Hosono. “Bagaimanapun juga, Saya merasa peranan ilmu kimiawi sangatlah cepat berkembang dalam mengeksplorasi superkonduktor baru.”

Kosmetik elektrokimia

Kosmetik elektrokimiai Para ilmuwan di Inggris telah mengembangkan suatu penggunaan menarik untuk kosmetik. Craig Banks dan para koleganya dari Universitas Manchester Metropolitan menggunakan suatu produk  pemutus antiperspirant untuk membuat sensor array mikroelektroda acak.
Sensor elektrokimiawi berdasar pada array mikroelektroda acak mempunyai keuntungan yang signifikan seperti batasan pendeteksian yang sangat rendah dan respon yang cepat. Sekarang ini mereka sedang dievaluasi di  semua area mencakup biosensor dan diagnostis medis untuk penganalisaan makanan dan minuman. Bagaimanapun, reproduksitifitasan dan terbatasanya biaya pengangkutan mereka dari laboratorium hingga ke lapangan, jelas Banks.
‘Ada banyak cara untuk memproduksi array mikroelektroda acak tetapi mereka menghadapi baik tantangan secara teknologi atau memakan waktu’, katanya. ‘Bagi peralatan tersebut untuk secara luas dapat diterima, kita memerlukan metode baru dalam pembuatannya. Metode kami sangat menjanjikan karena ini memerlukan reproduksitifitasan yang benar – benar pengefektifan biaya ‘.
Kelompok ini memperlihatkan bahwa dengan menyemprotkan layar grafit murah yang diprintkan elektroda dengan antiperspirant mengubahnya kedalam array mikroelektroda dalam beberapa detik saja. Polymer pada antiperspirant melapisi permukaan elektroda, dengan meninggalkan bekas lubang berukuran mikrometer yang menunjukkan landasan elektroda tersebut, yang mana dapat diakses pada larutan yang sedang dianalisa.
Jose Pingarron, seorang ahli pada sensor elektrokimiawi dan biosensor pada Universitas  Complutense of Madrid, Spanyol, menjelaskan pekerjaan ini sebgai suatu keheranan. ‘Kekuatannya adalah jelasnya kemudahan dari persiapan perakitannya dan biaya yang rendah,’ katanya, tetapi menambahkan bahwa pekerjaan lebih lanjut diperlukan unutk mengoptimalkan kinerja penganalisaannya.
Banks menggunakan array mikroelektroda untuk mendeteksi sejumlah jejak dari timbal dalam larutan. Sekarrang dia berharap untuk mampu mengaplikasikan metode sederhananya ini untuk memproduksi tipe – tipe lainnya dari array mikroelektroda untuk mengukur sasaran penganalisaan yang penting. Metode ini dapat menjadi pemroduksian masa mendatang dengan biaya efektif yang mengarah pada peralatan tersebut, tetapi pengembangan akan diperlukan untuk menaikkan prosesnya, kata Banks.

Cold Fusion, Antara Imajinasi dan Kenyataan

Pada tahun 1989, dunia seakan dibuat terkejut saat Pons-Feischmann melaporkan penemuannya yang sangat kontroversial, yang kemudian disebut dengan apa yang dikenal sebagai ‘cold fusion’. Hal ini cukup beralasan, sebab apabila ini memang benar terjadi, maka batasan perhitungan termodinamika klasik yang selama ini menjadi pegangan para ahli dan ilmuwan telah berhasil dilampai dan akan menjadi suatu lompatan besar di dalam dunia ilmu reaksi nuklir dan fusi.
Pada saat itu, Pons-Feischman melaporkan adanya kelebihan (excess) energi panas pada proses rekasi elektrolisa air berat deuterium pada sel palladium (Pd). Produksi panas yang melebihi perhitungan ini di-klaim sebagai hasil reaksi nuklir fusi. Efek yang ditimbulkan dari laporan ini benar-benar berdampak besar. Dana puluhan milyar dollar amerika pun langsung dikucurkan baik oleh lembaga pemerintah maupun lembaga riset untuk melakukan pernelitian lanjutan tentang masalah ini.
Bantahan dan dukungan tentang hasil penelitian ini pun muncul secara bersamaan. Tak heran jika dalam Americal Physical Society meeting 1989 menjadi ajang ‘pertarungan’ para ahli untuk memperdebatkan masalah ini. Banyak yang menyatakan bahwa fenomena reaksi nuklir fusi hanyalah khayalan dan bentuk dari kesalahan analisis dari hasil percobaan. Dilain pihak, sedikitnya 10 negara telah berhasil memperoleh energi ‘asing’ seperti apa yang dilaporkan Pons-Feischman dalam berbagai penelitian yang mirip1.

Cold fusion?

‘Cold fusion’ diturunkan dari dua kata: cold (dingin) dan fusion (menyatu). Jadi proses cold fusion adalah proses bersatu atau bergabungnya senyawa-senyawa kimia ringan (nukleida) menjadi suatu yang lebih berat yang menghasilkan panas sebagai produk reaksi. Satu hal yang membedakan antara cold fusion dan reaksi nuklir fusi lainnya ada lah temperatur reaksi yang jauh lebih rendah. Temperatur menjadi variable yang sangat penting untuk keberlangsungan reaksi fusi. Dalam proses ionisasi (plasma) reaktan (biasanya berupa nukleida isotop hidrogen, seperti: deuterium (2D) dan tritium (3T)), dihasilkan nukleida-nukleida yang bermuatan sama sehingga cenderung bertolakan satu dengan yang lainnya, yang dikenal sebagai gaya tolak Coulomb. Pada jarak yang sangat dekat, nilai gaya tolak ini bias mencapai puluhan ribu kilo Newton. Untuk memberikan energi yang cukup yang dapat melampuai batasan gaya tolak Coulomb sehingga nukelida bisa saling bertumbukan, biasanya dilakukan pemanasan hingga mencapai temperatur 108 Kelvin (bayangkan suhu matahari yang ‘hanya’ 106 K). Jadi umumnya reaksi fusi dikenal sebagai ‘hot fusion’ atau ‘thermal fusion’.
Fenomena yang menyimpang yaitu reaksi fusi pada temperatur rendah (mendekati suhu ruang) inilah yang menjadi bahan perdebatan. Banyak yang tidak mempercayai hasil penelitian dari Pons-Feischman dan menganggap peristiwa ini sebagai ‘kesalahan’ belaka.

Pons-Feischman phenomena2

Lalu apakah yang mendasari Pons-Feischman sehingga berani melaporkan sesuatu yang berbau ‘kontroversial’. Ini tak lain dan tak bukan, dikarenakan hasil penelitiannya yang tidak sesuai dengan kalkulasi teoritis. Pons-Feischman melakukan eksperimen dengan mencelupkan batang paladium (Pd) ke dalam deuterium (D2O) atau dikenal pula sebagai air berat. Keseimbangan panas reaksi diukur dengan menggunakan kalorimeri. Dengan menggunakan prinsip sel elektrokimia yang terhubung sebuah baterai, jumlah energi yang tersuplai pada system dapat dihitung. Sebagai contoh, apabila nilai arus diasumsikan sebesar 0.1 ampere dan tegangan 12 V, maka akan diperoleh nilai hambatan (R) sebesar 120 ohm. Pada kondisi ini, elektroda akan menerima energi sebesar 0.1´12´120 atau 72 joule. Sebagian besar dari energi yang diterima, akan digunakan untuk memecah molekul deuterium (menjadi hidrogen dan oksigen) dan sisanya di ubah menjadi panas. Dengan kata lain, laju panas yang dihasilkan seharusnya kurang dari 72 joule. Tetapi Pons-Fleischmann memperolah hasil yang sebaliknya. Jumlah panas ternyata tidak lebih kecil dari 72 joule malahan jauh diatas (mencapai 20 kali) nilai energi masuk. Lalu apakah yang terjadi?
Banyak penjelasan yang disampaikan untuk menjelaskan fenomena ini. Hal ini dikarenakan Pons-Feischman sendiri meyakini adanya reaksi nuklir fusi tanpa bukti yang kuat.
Prof. Clarke dalam bukunya ‘Profiles of the Future’, menyatakan bahwa kemungkinan adanya nuklir fusi itu masuk akal dengan memunculkan istilah nuklir katalis sebagai jawaban tentang batasan tolakan Coulomb3. Tetapi tidak dijelaskan senyawa apakah yang bertindak sebagai katalis dalam peristiwa ini. Prinsip nuklir katalis diyakini terjadi pada proses fusi matahari, dimana karbon dan nitrogen memegang peran sebagai senyawa aktif-nya (catalytic site). Tidak juga paladium (Pd) yang bertindak sebagai elektroda dan di dalam dunia reaksi kimia dikenal sebagai bahan katalis, sebab ketika diganti dengan nikel (Ni) yang dikenal pula sebagai logam katalis, fenomena diatas tidak terjadi.
Pengukuran emisi partikel yang dihasilkan boleh dikatakan menjadi jalan yang terbaik untuk membuktikan kebenaran terjadinya reaksi nuklir fusi, karena saat itu, para ilmuwan hanya memperhitungkan faktor perhitungan energi panas saja.
Reaksi-reaksi nuklir fusi yang sangat mungkin terjadi pada fasa ini adalah:

No.         Reaksi                                                            Energi yang dilepaskan (MeV)
1.           2D + 2D à 3T + p                                             4.03
2.           2D + 2D à 3He + n                                           3.27
3.           2D + 2D à 4He + g                                             23.85
4.           2D + 2T à 4He + n                                             17.59
5.           p + 2D à 3He + g                                                             5.49
6.           p + 3T à 4He + g                                                             19.81
Reaksi 1 dan 2 disebut-sebut sebagai reaksi yang ber-‘tanggung jawab’ atas terjadinya peningkatan energi panas yang ada. Banyak tanggapan yang diberikan berkenaan dengan keberlangsungan reaksi. Dr. Michael McKubre dalam laporannya kepada departemen energi USA, memaparkan adanya anomali (keanehan) adanya phenomena baru fisik yang memungkinkan adanya reaksi fusi: 2D + 2D à 4He + 23.85, meski dari pengukuran emisi, intensitas 4He sangatlah kecil. Reaksi ke-3 merupakan reaksi fusi yang umum berlangsung pada proses fusi panas (thermal fusion), dimana dihasilkan partikel 4He dan pancaran sinar gamma (g). Berseberangan dengan pendapat diatas dan bertitik tolak dari rendahnya intensitas sinar g yang dihasilkan, muncullah konsep reaksi baru. Reaksi yang berlangsung bukanlah DD reaction (2D+2D), melainkan HD reaction (2H+2D), dimana ini terjadi karena larutan D2O terkontaminasi oleh H2O. Pada HD reaction, reaksi tidak menghasilkan sinar g, dan kelebihan panas yang dihasilkan pun sangat kecil, tidaklah sebesar yang diperkiran semula.
Dua hasil yang sangat berbeda diperoleh dari penelitian Claytor4 dan Storms5. Jika Claytor melaporkan bahwa senyawa tritium berhasil diproduksi pada system Pd-D tegangan rendah, maka Storms melapokan hal sebaliknya. Lebih dari 250 sel elektrolit paladium dari berbagai jenis sumber dan lokasi telah dicoba, tetapi hanya 13 sel yang memproduksi tritium. Itupun dengan konsentrasi yang tidak signifikan untuk dikatakan bahwa telah terjadi reaksi fusi tersebut.

Reaksi Fusi dingin

Hingga saat ini, telah dikenal beberapa jenis reaksi fusi dingin, seperti:
1. Fusi berkatalis muon. Konsep reaksi fusi ini diperkenalkan oleh Steven Jones sekitar tahun 1980. Proses reaksi berlangsung via pembentukan muons (bermuatan sama dengan elektron tetapi memiliki massa 207´ lebih berat). Dimana muon inilah yang  merupakan wujud energi hasil reaksi. Karena waktu hidup muon yang sangat singkat, maka hampir tidak mungkin untuk mendapatkan energi tersimpan dari proses ini.
2. The Farnsworth-Hirsch Fusor dikenal pula sebagai bentuk mikroskpis dari fusi panas. Dalam proses fusi, dilakukan akselerasi nukleida-nukleida reaktan sehingga berakibat naiknya temperature partikel, tetapi masih jauh dibawah temperatur fusi panas. Proses ini merupakan proses fusi yang murah, tetapi produksi panas yang dihasilkan tidaklah stabil.
3. Fusi Antimatter-initialized. Reaksi fusi pada proses ini akan diawali dengan ledakan kecil dan ledakan ini akan dikuatkan hingga mampu untuk memulai proses tumbukan partikel. Mahalnya dan kompleksnya peralatan pendukung menyebabkan proses ini tidak lagi dilirik sebagain sesuatu yang menjanjikan untuk dikembangkan.
Terlepas dari pro dan kontra, tidak ditutupi bahwa penelitian Pons-Feischmann memiliki keunggulan dibandingkan dengan proses reaksi fusi sejenis sebelumnya baik dari segi instrumentasi maupun teknis. Proses fusi panas masih terlalu berisiko untuk dilaksanakan selain juga menghabiskan biaya yang mahal. Tidak heran jika banyak ilmuwan menyatakan ketertarikannya untuk meneliti proses ini lebih lanjut. Bisa anda bayangkan, jikalau benar, maka kita akan bisa bepergian sejauh 100.000 mil hanya dengan berbekal 1 tangki air!! Tak hanya itu, para ilmuwanpun akan juga turut dibuat pusing. Francis F. Chen, pengarang buku proses fusi yang paling populer: Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, mengatakan bahwa ia harus merevisi paling sedikit dua bab dalam bukunya jika fenomena Pons-Feischmann ini benar-benar terjadi.
Jadi? Anda tertarik untuk membuktikan mana yang benar?
Referensi:
[1] Josephson, B.D., ‘Pathological Disbelief’, Lecture of Nobel Laurents meeting, Lindau, June 30th, 2004.
[2] Fleischmann, M., Pons, S., ‘Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium’, J. Electroanal. Chem., 261 (1989), 301-308.
[3] Mallove, E., ‘Arthure C. Clarke: The Man Who “Predicted” Cold Fusion and Modern Alchemy’, Infinite Energy Mag., special edition, issue 1-45, p. 7.
[4] Claytor, T.N., Jackson, D.D., Tuggle, D.G., ‘Tritium Production from A Low Voltage Deuterium Discharge on Palladium and Other Metals’, Infinite Energy Mag., special edition, issue 1-45, p. 25-29.
[5] Storm, E., ‘My Live with Cold Fusion as A Reluctant Mistress’, Cold Fusion & New Energy Symp., Manchester-New Hampshire, Oct 11, 1998.
Antonius Indarto

Kemoselektifitas yang bekerja melalui aliran

Para peneliti Jepang telah menemukan suatu aliran mikroreaktor untuk mengontrol kemoselektifitas dari reaksi sintesis organis.
Kontrol kemoselektif dari reaksi organis sangat krusial bagi sintesis produk alamiah dan bidang farmasi. Metode yang ada mengenai control kemoselektif seringkali melibatkan penggunaan katalis seperti enzim dan kompleks metal, yang dapat smenyulitkan untuk mensintesis dan sering melibatkan kesulitan praktis. Sekarang ini, sebuah tim para ilmuwan yang dipimpin oleh Mahito Atobe pada Tokyo Institute of Technology, Yokohama, telah mendesain suatu reactor aliran micro yang mengontrol kemoselektifitas rekasi carbonyl allylation antara allylic halide dan aldehida.
Elektrokimiawi carbonyl allylation dapat menghasilkan baik gamma atau alpha-adduct yang bergantung pada apakah aldehyde atau allylic halide dikurangi oleh katoda. Jika aldehyde mempunyai potensi pengurangan yang tinggi, gamma-adduct dihasilkan namun jika potensi pengurangan allyic halide sangat tinggi, alpha-adduct diperlukan. Microreactor atobe mengontrol regioselektifitas tanpa memperhatikan potensi pengurangan reagent.
Reaktor aliran berisi katoda pada satu sisinya dan anoda di lain sisi serta inlet yang diposisikan pada tiap-tiap sisi dimana reactant dimasukan. Saat saluran mikro pada reactor sangat kecil, aliran berlapis dari larutan yang muncul berarti bahwa hampir tidak adanya percampuran antara dua arus paralel sebelum mereka mencapai elektroda. Ketika larutan aldehyde mengalir melalui bagian atas inlet pada sisi yang sama sebagai katoda, hal ini dikurangi lalu bereaksi dengan allylic halide guna memberikan alpha-adduct sebagai produk utama. Namun saat inletnya dibalikkan, allylic halide dikurangi pada katodanya dan gamma-adduct menjadi produk yang mayoritas.
‘Sistem elektrokimiawi aliran mikroreaktor ini dapat bertindak sebagai metode efektif bagi pembangkitan kemoselektif dari intermediate organis yang tidak stabil seperti kation, anions, dan radical,’ kata Atobe. Dia juga mengatakan bahwa sistem ini dapat disaklakan bagi sintesis industri dan farmasi dengan meningkatkan jumlah saluran mikro-nya. ‘Suatu kenaikan pada pelewatan dalam microfluidic elektrokimiawi diperoleh dengan jumlah pendekatan, dari pada pemberian skala,’ tambahnya.
Paul Watts, seorang ahli pada system organis elektrokimiawi pada University of Hull, Inggris, berkomentar, ‘pekerjaan ini mendemonstrasikan dengan sangat elegan bahwa dengan melaksanakan reaksi elektrokimiawi didalam reactor aliran mikro, selektifitas reaksinya dapat ditingkatkan secara substansial saat dibandingkan pada sejumlah reaksi. Namun hasil yang paling signifikan adalah bahwa selektifitasnya dapat dibalik dengan mengubah secara mudah reagent yang mengalir.’
Langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah meningkatkan efisiensi metode ini dan juga menyelidiki keaplikabilitasan teknologi ini pada reaksi organis sintesis lainnya.
Andrew Kirk
..