FISIKA INDUSTRI

ORANG tidak akan pernah menyangka, bahwa penerapan MIPA khususnya fisika
dalam industri luar biasa banyak. Bisa dikatakan, tanpa fisika tidak mungkin industri
berkembang seperti sekarang. Sebut saja riset serat optik. Kalau saja serat optik tidak
ditemukan, mungkin industri komunikasi yang bernilai milyaran dollar AS dan telah
memperkerjakan jutaan orang itu, tidak pernah ada.Industri memang tidak bisa
dipisahkan dari fisika. Hampir setiap kali fisikawan menemukan material baru selalu
disusul dengan timbulnya industri baru. Misalnya, penemuan liquid crystal, material
yang mempunyai sifat cair dan kristal. Sifat optik liquid crystal yang mampu
mengubah diri menjadi lebih gelap atau lebih terang dibawah medan listrik tertentu
telah menumbuhkan industri senilai lebih dari 10 milyar dollar AS berupa produk
layar komputer laptop, televisi hemat energi, jam, piringan optik yang dapat
ditulis/dihapus, dan smart window (jendela yang berubah warna karena perubahan
suhu).
Penemuan polimer, material yang susunan molekulnya panjang, telah dimanfaatkan
Nike untuk membuat industri besar dengan menciptakan sepatu yang lentur dan
tahan lama. Polimer juga telah dikembangkan untuk menjadi material yang lebih kuat
dari baja tetapi lebih ringan dari alumunium. Polimer jenis ini dipakai sebagai
kerangka mobil dalam industri otomotif. Polimer jenis lain dipakai untuk membuat
engsel buatan, kulit buatan, tulang buatan, katup jantung buatan dan lebih dari
5.000 alat kedokteran serta berbagai produk yang menggunakan biomaterial.
Polimer ini telah membuat industri kedokteran berkembang pesat sekali.
Penemuan material komposit (campuran grafit-epoksi) yang ringan, tidak mudah
rusak dan anti-air seperti serat kaca telah mendorong perkembangan industri alat
musik (gitar, biola, dan sebagainya) dan alat olahraga. Juga penemuan komposit
teflon telah menumbuhkan industri yang produknya berupa alat rumah tangga (alat
masak) dan berbagai pakaian tahan panas.
Selanjutnya penelitian thin film telah mampu membuat rumah lebih hangat dimusim
dingin dengan memantulkan panas kembali kedalam rumah. Thin film juga menjadi
dasar dari pembuatan jendela "pintar" yang tahu kapan harus menyerap panas dan
kapan harus memantulkannya. Penelitian di bidang thin film telah membantu
pertumbuhan industri penyemprotan/pelapisan.
Di samping penemuan material baru, berbagai riset fisika lainnya juga telah
mendorong tumbuhnya berbagai industri misalnya: riset semikonduktor, integrated
circuit (IC), global positioning system (GPS), material magnetik, laser, dan energi
lingkungan.
Penemuan semikonduktor tahun 1947 yang dilanjutkan dengan pengembangan IC di
mana ribuan komponen elektronik seperti dioda dan transistor dipaketkan dalam
suatu tempat yang kecil sekali, telah mengubah pola hidup manusia. IC yang kecil itu
kini dapat ditemukan dalam pesawat telepon, radio, televisi digital, kulkas, mesin
ATM, microwave, dan mobil.
Penelitian IC dan elektronika mikro membuat komputer lebih kecil, lebih cepat dan
lebih murah. Kalau dulu harga komputer jutaan dollar AS kini hanya jutaan rupiah.
Dengan adanya IC, komputer yang tadinya beratnya puluhan ton kini menjadi sangat
ringan hanya beberapa kilogram.
Kalau tahun 1950 hanya ada 10 komputer, sekarang karena lebih murah dan lebih
kecil, komputer sangat banyak jumlahnya. Hampir di setiap tempat dapat ditemukan
komputer. Industri komputer telah menciptakan lebih dari 2,6 juta lapangan
pekerjaan dan bernilai lebih dari 400 milyar dollar AS atau 6,5 persen dari gross
domestic product GDP Amerika Serikat. Di dalam industri otomotif, IC dibuat agar
pemakaian bahan bakar lebih irit, untuk mengontrol alat penyelamat waktu tabrakan
(air bag) dan pemakaian GPS (global position system).
GPS yang pintar
GPS adalah suatu sistem pendeteksian benda. Dengan GPS pilot pesawat pengintai
bisa mengetahui secara tepat di mana lokasi pesawat musuh, tentara bisa bergerak
walaupun situasi gelap, pengemudi dapat menemukan lokasi tempat yang
ditunjukkan peta dengan tepat, pemancing bisa tahu di mana lokasi mata kailnya di
laut, dan seorang pemain golf bisa tahu di mana posisi bola golf.
Dengan pemakaian yang begitu luas GPS telah menjadi suatu industri yang besar
dan menjanjikan. Industri GPS telah memperkerjakan lebih dari 2,3 juta orang di
Amerika serta menghasilkan uang yang besarnya sekitar empat-lima persen GDP
Amerika.
Tahun 1954 Charles Townes hanya mengeluarkan uang 30.000 dollar AS untuk
mengembangkan maser yang menjadi pendahulu laser. Kini laser bersama dengan
material magnetik telah menghidupkan berbagai industri yang berhubungan dengan
penyimpanan data seperti CD (compact disc) dan video.
Laser juga telah membangkitkan industri dalam rumah sakit (alat-alat operasi kanker,
katarak, dan sebagainya), industri telekomunikasi (serat optik), industri pertahanan,
dan berbagai industri yang memakai scanner (misalnya scanner di mal-mal atau pintu
masuk tempat rahasia).
Dalam bidang energi dan lingkungan riset, fisika telah memanfaatkan energi
matahari dan energi angin. Pemakaian sel surya (solar cell) telah tumbuh lebih dari
15 persen per tahun sedangkan biaya pembuatannya berkurang lebih dari 90 persen.
Efisiensi dari fotovoltaik sel juga naik lebih dari 500 persen sejak tahun 1978. Industri
sel surya sudah berkembang dengan baik dan prospek ke depannya sangat
menjanjikan.
Untuk energi angin penemuan motor yang lebih efisien dan material yang lebih
ringan untuk turbin telah mengurangi biaya lebih dari 90 persen sejak tahun 1981,
membuat pemanfaatan energi angin sangat menjanjikan serta membuatnya
kompetitif dengan batu bara. Pasar dari energi angin lebih dari 2,4 billion dollar AS
dan dapat menciptakan ribuan pekerjaan.
Industri lain seperti industri kedokteran, banyak dipacu oleh penelitian fisika. MRI
(Magnetic Resonance Imaging), PET (Positron Emission Tomography), CAT (Computer
Axial Tomography) dan ultra sound telah berkembang menjadi industri yang menarik.
MRI bekerja berdasarkan kelakuan atom-atom yang kontras di bawah medan
magnetik. MRI mampu membuat bayangan dari struktur bagian dalam tubuh seperti
otak, jantung dan sebagainya. PET yang awalnya adalah alat untuk fisika partikel,
mampu mengukur aktifitas otak dan melihat jika ada kerusakan dalam otak itu. CAT
(computer axial tomography) menggunakan sinar X untuk mengetahui keadaan tubuh
manusia. Sedangkan ultra sound untuk melihat keadaan bayi sebelum lahir ataupun
untuk mengetahui kedalaman laut.
Dalam bidang kecantikan pun industri dipacu oleh penelitian fisika berupa penelitian
material yang mampu menahan kulit dari sengatan matahari.
Tiga industri penting
Apakah cerita sukses fisika dalam industri masih akan berlangsung terus?
Dalam perkembangan ke depan ada tiga industri yang sangat penting yaitu: industri
yang berkaitan dengan teknologi informasi, industri yang berkaitan dengan
bioteknologi, dan industri yang berkaitan dengan energi. Dalam ketiga industri ini
fisika masih akan memegang peranan penting.
Dalam teknologi informasi, riset fisika akan berkisar pada bagaimana membuat
informasi lebih mudah diakses. Dalam hal ini riset superkonduktor dan riset teknologinano
(teknologi seukuran atom) akan sangat penting. Lebih-lebih setelah
ditemukannya magnesium diborida (MgB2) pada bulan Febuari 2001 sebagai
material yang mempunyai sifat sebagai superkonduktor (mempunyai hambatan listrik
nol) pada suhu yang cukup tinggi 38 K.
Teknologi-nano berusaha menemukan jalan agar komputer lebih bertenaga. Bukan
itu saja, teknologi-nano juga diharapkan dapat menjadi pembuka jalan untuk
ditemukannya material-material baru yang bermanfaat bagi kehidupan manusia.
Dalam bioteknologi, penelitian akan berkisar pada pemetaan genom yang digunakan
untuk pengobatan genetika, pemuliaan tanaman atau hewan serta kloning makhluk
hidup. Pemetaan genom akan lebih berhasil jika menggunakan komputer yang
kemampuannya ratusan kali lebih cepat dari komputer PC yang ada sekarang. Riset
fisika akan membantu agar ini bisa tercapai dalam waktu lebih cepat.
Dalam bidang energi, riset fisika akan difokuskan pada pencarian alternatif sumber
energi baru selain minyak. Pengembangan reaksi fusi terkendali, pemanfaatan tenaga
matahari dan pemanfaatan tenaga angin akan menjadi riset andalan.
Bagaimana dengan riset fisika partikel, riset fisika nuklir, fisika plasma, astronomi,
condensed matter, dan lainnya?
Riset-riset ini masih akan terus berlangsung untuk menguak banyak rahasia alam.
Hasil sampingan riset ini diharapkan akan bermanfaat untuk industri, misalnya,
penemuan world wide web (www) oleh para ahli fisika partikel di CERN tahun 1989,
yang tanpa sengaja telah menjadi suatu industri Internet yang luar biasa besar.
Bagaimana dengan Indonesia?
Akankah industri di Indonesia berkembang pesat seperti di negara maju? Jawabnya
adalah ya, jika di Indonesia banyak orang mau jadi fisikawan dan sebagian fisikawan
ini tidak malu-malu terjun ke industri.
(Yohanes Surya PhD, Ketua TOFI/staff pengajar Universitas Pelita Harapan)