8 Bidang Kimia Baru Yang Mengubah Penelitian Sains dan Teknologi

PENGANTAR

Penelitian kimia telah berkembang, dan tidak lagi dibatasi oleh lima divisi utama kimia. Saat ini, ahli kimia mengambil karir di bidang yang merupakan kombinasi kimia dan beberapa disiplin ilmu utama lainnya di seluruh sains dan teknologi. Selain itu, sifat lintas disiplin telah membuat penelitian di bidang kimia lebih menarik dan menantang, ditambah lagi dengan semakin banyaknya ahli kimia yang mulai bekerja sama dengan ilmuwan lain untuk mengeksplorasi peluang penelitian bersama.

Cara belajar revolusioner ini mengubah cara kita melakukan penelitian tradisional dalam Sains dan Teknologi. Di bawah ini adalah beberapa bidang interdisipliner dalam kimia yang mendorong rasa ingin tahu yang lebih tinggi, lebih banyak kreativitas, serta orisinalitas dalam proses penelitian.

1. Kimia Nano (Nanochemistry)

Nanochemistry adalah ilmu yang mempelajari kimia pada tingkat skala nano, tentang skala panjang yang mencakup 10-9 hingga 10-12 m. Ini memerlukan pengembangan perangkat dan bahan atom demi atom, menggunakan presisi skala molekul.

Nanochemistry melibatkan sintesis, dan karakterisasi material pada skala nano. Dalam hni merakit, dan menyiapkan materi yang menampilkan perilaku elektronik, optik, kimia, magnet, dan mekanis yang ditingkatkan yang unik untuk ukuran nanometer. Sub-disiplin kimia padat yang muncul ini melibatkan manipulasi bentuk, ukuran, komposisi, dan struktur permukaan untuk mencapai sifat baru. Nanochemist melakukan penelitian dengan Fisikawan, ahli biologi, ilmuwan Pertanian, ilmuwan material dan insinyur polimer, Lima aplikasi umum dari nanochemistry adalah pencegahan pertumbuhan bakteri menggunakan nano silver oxide, nano silicon chip untuk elektronik, panel surya nano, pemurnian air limbah, dan meringankan berat mobil.

2. Fisik Kimia

Fisik kimia berbeda dari kimia fisik dan terletak pada urusan antara fisika dan kimia. Ini adalah penerapan teori dan konsep untuk mempelajari sistem kimia, dan perilaku fisiknya. Ini menggabungkan kimia fisik, fisika atom dan molekul yang berpusat pada perilaku, struktur molekul, karakteristik unik dari sistem molekul kecil, dinamika reaksi kimia, dan gaya antarmolekul. Ruang lingkup fisik kimia melibatkan mempelajari reaksi kimia dan fenomena, menggunakan teknik dari fisika atom dan molekuler, dan fisika benda terkondensasi.

Kimiawan mengejar karir dalam fisika kimia bekerja dengan Fisikawan, teknolog kimia, ilmuwan kimia dan insinyur kimia. Empat aplikasi praktis fisika kimia meliputi pemodelan lintasan molekul tunggal, laser resolusi super, replikasi dan pelipatan molekul protein, dan spektroskopi dua dimensi adalah beberapa aplikasi fisikawan kimia.

3. Biologi Kimia

Biologi kimia adalah bidang yang relatif baru dan melibatkan penerapan teknik kimia dan kimia untuk mempelajari sistem biologi. Biologi kimia berbeda dari biokimia karena melibatkan pengembangan, dan penambahan senyawa kimia baru ke sistem biologis untuk melihat pengaruh bahan kimia pada jaringan dan sel. Kemudian lagi, biokimia berfokus pada protein dan asam nukleat, sedangkan biologi kimia didorong untuk membedah kompleksitas kimia dan biologi sampai pemahaman kimia dan biologi baru muncul. Sub-disiplin ilmu terletak pada antarmuka kimia dan biologi. Disiplin utama yang terlibat adalah kimia dan biologi, meskipun ilmuwan biologi dan ahli biologi dapat menjadi bagian dari tim peneliti. Lima aplikasi umum biologi kimia meliputi pengendalian pembelahan sel dan aktivitas sel, manipulasi sel induk, penggunaan senyawa kimia untuk mengobati patogen tertentu, pengembangan protein sensor fluoresen, pengembangan probe spektroskopi baru untuk aplikasi biologis.

4. Kimia Kuantum

Kimia kuantum didefinisikan sebagai studi teoretis sistem kimia yang menggunakan mekanika kuantum. Ini adalah alat yang ampuh untuk mempelajari reaksi dan sifat molekuler, atau sistem yang sedang ditinjau menggunakan persamaan Schrödinger. Munculnya kimia kuantum membawa manipulasi keadaan materi, yang memanfaatkan sifat-sifat seperti superposisi, dan keterjeratan untuk memecahkan algoritma kompleks. Inovasi terbaru melibatkan penggunaan DFT (Density Functional Theory), dan DFT yang bergantung pada waktu yang memungkinkan untuk mencapai tingkat akurasi yang tinggi yang sebanding dengan eksperimen molekuler. Ahli kimia kuantum bekerja sama dengan fisikawan, matematikawan, ilmuwan komputer, dan insinyur mekatronika. Lima aplikasi kimia kuantum yang umum ditemukan dalam keamanan dunia maya, komputer, dioda pemancar cahaya, bola lampu pijar, dan pengembangan kecerdasan buatan.

5. Kimia Material

Kimia material adalah ilmu yang mempelajari pada tingkat molekuler zat yang melibatkan empat komponen perancangan atau preparasi, sintesis, karakterisasi, dan aplikasi material dengan sifat fisik, kimia, optik, struktur, magnet, dan katalitik yang unik. Dalam pengertian yang lebih luas, kimia material berfokus pada pemahaman hubungan yang terlibat dalam pengaturan ion, molekul, atom yang menyusun suatu material.

Teknik kimia bahan juga memprediksi struktur, dan sifat bahan menggunakan teknik komputasi tingkat lanjut. Ini terdiri dari kimia keadaan padat, kimia permukaan, kimia polimer, dan ilmu material untuk memprediksi curah keseluruhan, dan sifat struktural. Ahli kimia material bekerja dengan fisikawan material, ilmuwan material, insinyur material dan insinyur polimer. Lima aplikasi kimia material yang diketahui meliputi pengembangan chip sirkuit terintegrasi, komposit, material superkonduktor, pelapis dan sensor.

6. Kimia Hijau

Kimia hijau juga dikenal sebagai kimia berkelanjutan karena mempelajari siklus hidup suatu produk, termasuk desain, pembuatan, penggunaan, dan pembuangan akhir. Kimia hijau berurusan dengan desain, sintesis, dan karakterisasi bahan sedemikian rupa untuk meminimalkan risiko lingkungan, dan kesehatan manusia.

Kimia hijau melibatkan dua belas bidang inti yaitu:

1.Pengendalian limbah

2. Efektivitas atom

3. Skema bahan kimia yang lebih aman

4. Pelarut dan bahan pembantu yang lebih aman

5. Penerapan reagen non-destruktif.

6. Penggunaan stok pakan terbarukan

7. Desain untuk efisiensi energi

8. Kombinasi yang lebih pendek

9. Penggunaan bahan kimia dan proses yang lebih aman

10. Teknik untuk mengendalikan polusi

11. Desain untuk kondisi yang diinginkan.

12. Penggunaan reagen Catalytic sebagai pengganti Stoikiometri

Ahli kimia hijau bekerja dengan ahli biologi, insinyur sipil, insinyur lingkungan, ilmuwan kesehatan masyarakat dan ahli bioteknologi. Lima inovasi penelitian utama dari kimia hijau meliputi, plastik biodegradable, pembersihan kering pakaian yang ramah lingkungan, isolasi rumah, sistem pemanenan air hujan, dan bangunan teknologi hijau.

7. Kimia Astro

Kimia Astro adalah bidang interdisipliner yang melibatkan kimia dan astronomi. Ini adalah studi kimia yang berhubungan dengan alam semesta, bagian-bagiannya, komposisi kimia dan evolusi molekuler. Studi ini difokuskan pada reaksi molekul, ion, atom di ruang angkasa dan pengaruhnya terhadap struktur, dinamika, dan evolusi objek astronomi. Studi selanjutnya menyusun pembentukan, penghancuran dan penataan ulang ikatan kimia di lingkungan ruang angkasa, dan interaksinya dengan sejumlah isi materi-energi alam semesta.

Astro kimia juga menyelidiki proses untuk bintang, planet, komet, dan media antarbintang menggunakan studi laboratorium eksperimental dan komputasi untuk menghasilkan data untuk menafsirkan pengamatan astronomi, Ahli astrofisika bekerja dengan astronom, astrofisika, dan astrobiolog, astronom, dan astronot.

Lima aplikasi utama adalah penggunaan teleskop untuk menentukan berbagai aspek benda di ruang angkasa seperti suhu dan komposisi, studi berbasis laboratorium yang mereplikasi lingkungan luar angkasa yang keras, pemodelan dan pendeteksian gelombang inframerah, ultraviolet, gamma, dan radio ruang angkasa, dan penggunaan satelit dan kendaraan luar angkasa untuk mengumpulkan data spektroskopi.

8. Kimia Komputasi

KESIMPULAN

Bidang kimia yang dibahas ini membantu peneliti untuk mengekstrak pengetahuan yang berguna dari data dan mengoptimalkan proses serta mengkarakterisasi produk. Mereka juga telah mapan untuk membantu produsen merancang proses yang lebih produktif dan efisien. Selain itu, mereka memerlukan sintesis dan karakterisasi senyawa dan bahan baru yang akan memimpin industri sains dan teknologi selama dekade berikutnya. Singkatnya, bidang penelitian multidisiplin ini diharapkan tumbuh secara global, didorong oleh kemajuan teknologi, peningkatan investasi swasta dan pemerintah, dan meningkatnya permintaan akan perangkat super efisien.