Mengenal Nanoindenter: Alat untuk Mengetahui Sifat Mekanik Material pada Skala Nano
Bayangkan Anda ingin mengetahui seberapa keras atau elastis suatu material dengan skala ribuan kali lebih kecil dari sehelai rambut manusia. Di sinilah nanoindenter berperan, sebuah alat canggih yang memungkinkan kita “menekan” permukaan material pada skala nano untuk mengukur kekerasan, elastisitas, dan karakteristik mekanik lainnya.
Mengapa Nanoindenter Dibutuhkan?
Metode tradisional seperti uji tarik atau uji kekerasan Vickers kurang efektif ketika kita ingin menguji film tipis, partikel nano, atau material biologis lunak. Masalahnya, metode ini butuh sampel besar dan bentuk spesifik. Tapi dalam dunia semikonduktor, pelapis keras, atau bahkan lensa kontak, kita sering berurusan dengan material super-tipis atau struktur mikro. Di sinilah nanoindenter menjadi solusi.
Cara Kerja Nanoindenter
Nanoindenter bekerja dengan mendorong ujung tajam (biasanya berbentuk kerucut) ke permukaan material sambil merekam gaya tekan (force) dan kedalaman penetrasi (displacement) secara presisi tinggi. Dari grafik ini, kita bisa menghitung dua parameter penting:
- Hardness (Kekerasan): Seberapa besar gaya dibutuhkan untuk menekan material.
- Elastic Modulus (Modulus Elastisitas): Seberapa lentur atau kaku material tersebut.
Teknologi seperti yang ditawarkan oleh Bruker Hysitron bahkan memungkinkan pengukuran gaya sekecil 2 nanoNewton dan kedalaman serendah 0,02 nanometer!
(Kurva perpindahan pada fused quartz (material elastis-plastik), dan gambar SPM in-situ setelah dilakukan nanoindentasi kuasi-statis & memperlihatkan jejak lekukan sisa)
Fitur Penting dalam Nanoindenter (Bruker Hysitron)
Bruker memperluas fungsi nanoindenter dengan fitur seperti
- Nano-scratch
Ujung indentor digeser sambil diberi tekanan untuk mengukur adhesi, tahan gores, delaminasi pada film tipis.
- Nano-wear
Uji ketahanan aus skala nano dengan penekanan siklik/gesekan berulang di titik yang sama.
- SPM imaging
Sebagai visualisasi deformasi sebelum dan sesudah pengujian dengan posisi akurasi ± 10 nm.
- Uji suhu ekstrem
Pengujian mekanik pada rentang suhu -150°C hingga 800°C, termasuk lingkungan lembab atau cair (menggunakan environmental stage seperti xSol).
- Raman spectroscopy dan elektrokimia
Pengujian koordinasi antara sifat mekanik dengan komposisi kimia pada titik uji yang sama, atau di lingkungan elektrokimia
 |  |  |
Nanoscratch 3D pada lapisan low-k, menunjukkan kerusakan lapisan | Pengujian nanowear (uji aus) pada pelapis DLC pada hard disk drive computer menggunakan beban dan lintasan berbeda | Teknologi SPM Bruker dengan probe yang sama untuk menghasilkan topografi dalam uji mekanik |
 |  |
Permukaan silicon pada suhu 800°C dengan gambar SPM menggunakan pengujian XPM | Spektrum raman pada jejak indentasi silicon |
Aplikasi Nanoindenter
Dari semikonduktor, elektroda baterai lithium-ion, logam khusus, hingga komposit gigi dan lensa kontak, nanoindenter menjadi alat vital dalam riset dan industri. Data yang dihasilkan bukan hanya penting untuk pengembangan teknologi mutakhir, tetapi juga telah diterbitkan di berbagai jurnal ilmiah ternama.
