Mesin Plastik yang Digerakkan Cahaya

Kata Kunci: cahaya, mesin plastik, motor molekuler

Ditulis oleh Masdin Mursaha pada 29-06-2008

Beberapa kimiawan di Jepang telah berhasil membuat sebuah mesin putar yang seratus persen dijalankan oleh cahaya yang dipancarkan ke sebuah lapisan polimer.
Lapisan ini berkontraksi dan berekspansi pada saat cahaya mengenainya, karena lapisan ini merupakan elastomer kristal cair, yaitu sebuah material dengan rantai polimer panjang seperti karet, yang juga terdiri dari susunan molekul-molekul mirip sel reseptor retina (kristal-kristal cair, seperti yang digunakan pada televisi layar datar). Sinar ultraviolet merubah susunan molekul-molekul kristal cair tersebut, sehingga membuat lapisan elastomer menyusut. Penyusutan ini akan berbalik apabila material terkena sinar tampak, dan menyebabkan lapisan polimer berekspansi.
Kristal cair ini merespon terhadap cahaya karena dibuat menggunakan molekul-molekul azobenzen, yang ikatan rangkap nitrogen-nitrogen pusatnya bisa mengadopsi dua konfigurasi berbeda. Jika kedua gugus cabang molekul berada pada sisi berlawanan dari pusat N=N (konfigurasi trans), maka molekul yang terbentuk lurus dan dengan mudah membentuk kristal-kristal cair. Setelah terkena sinar UV, kedua gugus cabang tersebut berada pada sisi yang sama dari pusat N=N (cis) sehingga molekul yang terbentuk mengadopsi bentuk yang lebih melengkung seperti bumerang.
Kelompok penelitian Tomiki Ikeda di Institut Teknologi Tokyo, Yokohama, mencari cara bagaimana menggunakan efek ini untuk mengubah cahaya menjadi gerakan. Pertama-tama, mereka membuat sebuah pita silinder dari elastomer kristal cair dan menggunakan pita silinder tersebut untuk menghubungkan dua cakram, yang satu berdiameter 10mm dan yang lainnya 3mm.

Dengan memberikan sinar UV pada bagian atas cakram yang lebih kecil dan sinar tampak pada cakram yang lebih besar, mereka dapat memutar kedua cakram tersebut. Menurut mereka, lapisan polimer pada pita berkontraksi setelah terkena sinar UV sehingga menarik pita ke kiri. Pada bagian atas roda yang lebih besar, dimana pita terkena sinar tampak, lapisan polimer pada pita berekspansi sehingga mendorong roda dengan arah yang berlawanan jarum jam.
David Leigh, seorang kimiawan asal Edinburgh, yang telah mengembangkan motor molekuler, menyambut baik temuan ini. “Contoh-contoh seperti ini, dimana efek pergerakan tingkat molekuler yang terkontrol diekstrapolasi ke dunia makroskopis secara langsung dan sangat dapat diamati, adalah ilustrasi yang sangat penting tentang apa yang bisa dilakukan di masa mendatang, sekalipun bidang motor molekuler ini masih dalam tahapan awal,” kata David Leigh.
Bagi Ikeda, roda-roda kecil yang diputar oleh cahaya, seperti yang mereka temukan ini, adalah pertanda dari akan ditemukannya roda-roda besar yang diputar oleh cahaya. “Saya mendambakan sebuah mobil yang semua komponennya terbuat dari plastik, yang bergerak maju dan mundur dengan cahaya,” kata Ikeda ke Chemistry Wold. “Mobil ini akan memiliki dua set cakram yang ditutupi oleh pita dari material polimer fotomobile. Dengan menyaring cahaya matahari menggunakan lembaran-lembaran plastik, kita bisa menyinari bagian-bagian tertentu dari pita plastik pada cakram baik dengan sinar UV atau sinar tampak untuk menggerakkan mobil plastik tersebut.”