Apa Sich Sinar Kosmik Itu ???

Dalam astrofisika, sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer Bumi. Sinar kosmik dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi. Kebanyakan partikel-partikel tersebut berasal dari proses-proses energi tinggi di dalam galaksi, misalnya seperti supernova. Dalam perjalanannya, sinar kosmik berinteraksi dengan medium antarbintang dan kemudian atmosfer Bumi sebelum mencapai detektor. Hampir 90% sinar kosmik yang tiba di permukaan Bumi adalah proton, sekitar 9% partikel alfa dan 1% elektron.

Teori Proto Planet

Pengertian Teori Proto Planet

Pencarian teori pembentukan Tata Surya sampai dengan tahun 1960 menunjukkan betapa tidak mudahnya menemukan satu teori yang paling memungkinkan. Apalagi masing-masing teori yang dibangun masih menyisakan masalah mendasar yang belum terpecahkan. Sejak tahun 1960, pendekatan baru maupun pengembangan dari pendekatan yang sudah ada menjadi perhatian dalam pencarian teori pembentukan Tata Surya. Teori-teori yang lahir sejak tahun 1960 adalah Teori Proto-planet (1960, 1988), Teori Akresi (1961), Teori Capture (Penangkapan) (1964), Teori Nebula Matahari (1973) dan Teori Laplace Modern (1974).

Teori Proto-planet

Proto planet merupakan embrio planet didalam piringan yang tarik menarik satu sama lainnya secara gravitasi dan bertubrukan. Proto planet akan saling mengganggu orbit satu sama lainnya dan bertabrakan membentuk planet (terjadi coalesce yang membentuk planet). Teori proto planet dikemukakan McCrea pada tahun 1960 dengan ide awal, pembentukan bintang dan planet harus dipertimbangkan secara bersamaan. Tak mungkin pembentukan planet dipertimbangkan tanpa memikirkan bagaimana bintang terbentuk. Untuk mendukung idenya, McCrea kemudian membangun teori untuk mendukung keberadaan idenya tersebut. Teori tersebut menunjukkan pembentukkan sebuah sistem, bintang dan planet. Teori ini juga menunjukkan bagaimana bintang bisa memiliki sebagian besar massa dan planet-planet memiliki sebagian besar momentum sudut sistem.

Titik awal yang digunakan McCrea adalah awan antar bintang yang terdiri dari gas dan debu yang akan membentuk galactic cluster. Sekitar 1% massa awan berbentuk buiran sedangkan sisanya merupakan campuran kosmik daro hidrogen dan helium. Asumsinya awan berada dalam kondisi turbulensi supersonik. Tabrakan antar elemen terjadi didalamnya, mengakibatkan hampir seluruh massa awan memiliki daerah yang dipadatkan dan berisi gas. Dalam model awal pada tahun 1960, daerah yang dipadatkan tersebut disebut floccules dengan massa 3 kali massa Bumi. Tahun 1988, McCrea memperbaharui modelnya dan meningkatkan massa floccules menjadi lebih dari 100 kali massa Bumi dan kemudian didesain ulang sebagai proto-planet. Istilah blob akan dipakai untuk kumpulan massa tersebut sehingga dapat dibedakan dari proto planet, embrio (berasal dari coalesce blob) yang akan mengalami keruntuhan dan membentuk planet.

Di dalam awan, terjadi tubrukan inelastik antar blob yang mengakibatkan terjadinya coalesce dan blob tersebut akan bertumbuh menjadi kumpulan yang lebih besar. Di setiap daerah dalam awan, akan ada satu objek (kumpulan hasil coalesce / gabungan blob yang lebih besar dibanding materi dsekitarnya) di setiap daerah yang menjadi dominan dan menyerap hampir semua blobs yang ada disekitarnya, dan pada akhirnya membentuk proto bintang. Proto bintang ini akan memulai perjalanan evolusinya di Deret Utama. Blobs yang kemudian menjadi proto bintang berasal dari berbagai arah, akibatnya momentum sudut yang dihasilkan juga akan berasal dari hasil acak kontribusi salah satu blobs. Momentum sudut yang hilang akan dimiliki oleh beberapa blob atau kumpulan blob yang sudah terakresi menjadi satu, di orbit sekeliling proto bintang. McCrea menunjukkan dalam hal ini jumlah blob atau kumpulan yang dibutuhkan kecil dan mendekati jumlah planet yang teramati saat itu.

Planet raksasa seperti Jupiter diperkirakan terbentuk dari hasil coalesce sejumlah blob. McCrea juga mengasumsikan semua proto planet pada awalnya lebih masif dibanding planet yang tersisa saat ini dan tampaknya sebagian diantaranya mengalami kehilangan massa. Dalam proses keruntuhan, proto planet akan menjadi tidak stabil dan pecah menjadi 2 bagian dnegan perbandingan massa 8 : 1. Spin momentum sudut proto planet akan tampak sebagai gerak relatif antara kedua fragmen yang mengitari pusat massa. Dalam gerakannya, fragmen yang kurang masif akan memiliki gerak relatif 8 kali gerak fragmen yang lebih masif.

Kecepatan lepas di bagian terluar Tata Surya sangat kecil dan menurut McCrea kehilangan massa yang terjadi hanya sedikit di daerah planet-planet utama dan meninggalkan sebagian besar massanya (planet) tetap stabil berotasi dengan spin (putaran) yang cepat. Hasil lain dari keruntuhan proto planet ke dalam 2 bagian kecil, kedua bagian tersebut akan terkondensasi dan tertahan oleh fragmen yang lebih besar menjadi satelit dari sistem tersebut (fragmen yang lebih besar merupakan planet yang terbentuk).

Proses yang berbeda terjadi di bagian dalam sistem. Asumsinya, pemisahan rotasi akan mengambil alih setelah terjadinya pengumpulan materi dan terjadinya ketidakstabilan rotasi di inti. Disini objek akan terbentuk dan objek yang kecil ini tidak akan memiliki kecepatan lepas yang cukup karena berada terlalu dekat dengan Matahari. Menurut McCrea pemisahan inti yang membentuk planet tersebut adalah pasangan Bumi – Mars dan Merkurius – Venus.

Potensi Masalah yang dihadapi oleh teori ini, blobs haruslah stabil untuk beberapa lama untuk bergabung dan membentuk proto bintang atau kumpulan-kumpulan kecil. Selain itu harus ada demonstrasi yang menunjukkan kalau momentum sudut yang hilang setelah terbentuk proto bintang memang diambil oleh orbit proto planet dan bukan hal lainnya. Selain itu mekanisme dasar yang diberikan McCrea tidak menjelaskan sistem planet yang datar dalam orbit lingkaran.

Robot Deteksi Polusi Air

encemaran terjadi di mana-mana. Tak hanya udara, laut kini juga menjadi sasaran manusia tidak bertanggung jawab. Jika itu dilakukan terus-menerus, pemanasan global bakal berjalan lebih cepat. Artinya, bumi kita akan rusak lebih cepat pula. Untuk menangkalnya, sudah banyak diciptakan robot-robot ikan yang dapat mendeteksi polusi di dalam air.

Robot ikan kali pertama diperkenalkan London Aquarium pada April 2006. Penciptanya adalah Profesor Huosheng Hu dari Essex University. Namun, saat itu robot-robot ikan yang diciptakan hanya untuk kepentingan hiburan.

Baru-baru ini, Profesor Huosheng Hu meng-upgrade ikan-ikan itu. Menggunakan konsep robot yang sama, Profesor Huosheng Hu kini menambah fitur pendeteksi polusi pada ikannya.

Saat ini delapan robot sudah dilepas ke perairan Bay of Biscay di Gijon. Biaya yang digunakan sebesar GBP 20 ribu atau setara dengan Rp 340 juta. Program robot ikan itu merupakan bagian dari kemitraan tiga tahun antara firma konsultasi teknik BMT Group dan Essex University.

Robot berbentuk ikan gurami tersebut berukuran panjang 1,5 meter. Ia memiliki sensor kimia yang dapat mendeteksi bahan bakar kapal dan bahan kimia di air. Robot itu digerakkan baterai yang dapat bertahan selama delapan jam. Hebatnya lagi, robot ikan tersebut dapat bergerak tanpa harus menggunakan remote control.

Menurut Profesor Huosheng Hu, robot ikan itu punya cara kerja berbeda untuk mencegah polusi. Yakni, melacak sumber dari penyebaran itu. Jika percobaan sukses, si robot akan diterjunkan di berbagai belahan dunia untuk melakukan misi yang sama.

Ada pernyataan menarik yang dikeluarkan Rory Doyle, ilmuwan senior dari BMT Group, yang mengembangkan ikan robotik bersama dengan para peneliti dari Universitas Essex. Ada banyak alasan mengapa mereka lebih tertarik membuat robot berbentuk ikan bawal daripada mengembangkan kapal selam konvensional.

“Dengan menggunakan ikan robotik, kami tengah mengembangkan satu desain yang diciptakan proses evolusi berusia ratusan juta tahun dengan energi yang sangat efisien,” katanya agak bercanda.

“Efisiensi ini adalah hal yang kami perlukan untuk menjamin bahwa sensor deteksi polusi bisa menjejak lingkungan bawah air selama berjam-jam,” imbuh Rory. Robot itu bisa beroperasi secara mandiri, dan dirancang menjelajahi lautan. Ikan-ikan keren tersebut berdaya tahan delapan jam. Rencananya, mereka akan dilepaskan selama 18 tahun ke depan. Ikan-ikan robotik itu akan mengirimkan informasi yang diserapnya ke daratan. Media perantaranya menggunakan teknologi wi-fi. (JP)

—

Sistem Kerja

1. Ikan dilepas diperairan luas untuk menjelajah dan mencari sumber polusi yang terjadi di laut.

2. Sensor kimia mendeteksi polusi yang terjadi dari kebocoran bahan bakar kapal, maupun kesengajaan.

3. Ikan menyampaikan informasi yang didapat melalui sebuah charging hub, yang disambungkan melalui koneksi Wi-fi.

4. Pelabuhan yang menerima data, kemudian mengikuti jejak pencemaran tersebut dan melakukan penanggulangan.

Soliton dan DNA

Apa itu DNA?

DNA, Deoxyribose Nucleic Acid adalah asam nukleotida, biasanya dalam bentuk heliks ganda yang mengandung instruksi genetik yang menentukan perkembangan biologis dari seluruh bentuk kehidupan sel.

DNA berbentuk polimer panjang nukleotida, mengkode barisan residu asam amino dalam protein dengan menggunakan kode genetik, sebuah kode nukleotida triplet [1].

DNA seringkali dirujuk sebagai molekul hereditas karena ia bertanggung jawab untuk penurunan sifat genetika dari kebanyakan ciri yang diwariskan. Pada manusia, ciri-ciri ini misalnya dari warna rambut hingga kerentanan terhadap penyakit. Selama pembelahan sel, DNA direplikasi dan dapat diteruskan ke keturunan selama reproduksi [1].

DNA bukanlah suatu molekul tunggal, nampaknya ia adalah sepasang molekul yang digandeng oleh ikatan hidrogen: DNA tersusun sebagai untai komplementer dengan ikatan hidrogen di antara mereka. Masing-masing untai DNA adalah rantai kimia ?batu bata penyusun?, yakni nukleotida, yang terdiri dari empat tipe: Adenine (A), Cytosine (C), Guanine (G) dan Thymine (T) [1].

DNA mengandung informasi genetika yang diwariskan oleh keturunan dari suatu organisme; informasi ini ditentukan oleh barisan pasangan basa. Sebuah untai DNA mengandung gen, sebagai ?cetak biru? organisme [1]. DNA membuat genom organisme [2].

Struktur DNA

DNA adalah polimer, lebih tepatnya, suatu himpunan dua polimer yang terbelit. Tiap-tiap monomer yang menyusun polimer ini adalah nukleotida yang terdiri dari tiga elemen: fosfat, gula dan basa [2]. Gula dan fosfat dari seluruh nukleotida seluruhnya sama, tetapi nukleotida dapat dibedakan dengan meninjau komponen basanya menjadi empat tipe, termasuk dua kategori, purin: Adenine (A) dan Guanine (G) yang memiliki dua siklus organik dan pirimidin: Cytosine (C) dan Thymine (T), yang memiliki satu siklus organik [2].

Satu pengamatan penting yang menuntun Watson dan Crick ke penemuan terkenal dari struktur heliks ganda DNA adalah, basa cenderung berpasangan melalui ikatan hidrogen, dan pasangan yang terbentuk oleh purin dan pirimidin memiliki ukuran yang hampir sama, sehingga pasangan-pasangan demikian membentuk struktur dua rantai nukleotida berikatan hidrogen yang sangat teratur. Untuk memahami mengapa dua rantai nukleotida terkait membentuk heliks ganda, maka harus ditinjau interaksi antara grup penyusun nukleotida [2].

Terdapat dua kelas interaksi dasar yang menstabilkan struktur heliks ganda [2]:

* ikatan hidrogen antara basa-basa komplementer;
* interaksi tumpukan (stacking interaction) dari plateu pasangan basa.

Barisan pasangan basa dalam DNA mengkode informasi untuk mensintesa protein, adalah polimer yang terdiri dari 20 asam amino berbeda. Dalam kaitan dengan gen, DNA mengandung daerah tak terkode yang peranannya belum sepenuhnya dipahami. Selama replikasi DNA, yang terjadi selama pembelahan sel, misalnya, molekul dikopi dengan cara membukanya seperti ritsleting. Transkripsi DNA adalah pembacaan gen tunggal untuk mensintesa protein [2].

Model DNA

DNA adalah entitas yang sangat dinamis dan srtukturnya tidak beku. ?Pernapasan (breathing)? DNA terkandung dalam pembukaan temporer pasangan-pasangan basa [2]. Dalam pemodelan gerak fungsional DNA, dianalogikan dengan gerak mekanis. Terdapat banyak variasi model yang mendeskripsikan gerak DNA: kontinyu dan diskrit, spiral dan tak spiral, gerak tiruan dari setiap atau hampir setiap atom, model homogen dan model-model yang memasukkan keberadaan barisan basa [3].

Model batang elastis dicirikan oleh tiga tipe gerak internal: gerak longitudinal, gerak rotasi atau berpilin, dan gerak transversal [3]. Model DNA tingkat kedua memasukkan perhitungan bahwa molekul DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida, dapat dimodelkan dengan dua batang elastis yang berinteraksi lemah di antara mereka serta tergulung ke dalam spiral ganda. Analogi diskrit dari model demikian mewakili dua rantai dari cakram yang terkait oleh pegas longitudinal dan transversal serta kekakuan pegas longitudinal yang jauh lebih kuat ketimbang pegas transversal [3].

Model DNA tingkat ketiga memperhitungkan tiap-tiap rantai terdiri dari tiga subunit: gula, fosfat dan basa. Model DNA tingkat keempat diwakili oleh model kisi DNA dan mendeskripsikan gerak atom yang menyusun sel kisi. Solusi tipe model DNA tingkat keempat ini dapat diselesaikan dengan aproksimasi (harmonik) linier. Model DNA tingkat kelima mensimulasi struktur dan gerak DNA dengan akurasi maksimum dalam model dinamika molekuler [3].

Untuk mendeskripsikan gerak internal DNA, digunakan model aproksimasi berbeda. Model yang paling sederhana dari DNA, katakanlah, model batang elastis dan versi diskritnya. Untuk mendeskripsikan dinamika internal dari batang elastis, cukup dengan menuliskan tiga pasang persamaan diferensial: satu persamaan untuk gerak longitudinal, satu persamaan untuk gerak puntiran (torsional) dan satu persamaan untuk gerak transversal. Untuk mendeskripsikan versi diskrit diperlukan 3N persamaan [5].

Model yang lebih kompleks, dengan meninjau molekul DNA yang terdiri dari dua rantai polinukleotida. Model pertama terdiri dari dua batang elastis yang secara lemah berinteraksi dan melilit satu sama lain untuk menghasilkan heliks ganda. Model kedua adalah versi diskritnya.

Untuk mendeskripsikan model yang terdiri dari dua batang elastis yang berinteraksi lemah (dengan mengabaikan helisitas struktur DNA), diperlukan enam persamaan diferensial tergandeng: dua persamaan untuk gerak longitudinal, dua persamaan untuk gerak torsional dan dua persamaan untuk gerak transversal dalam kedua batang. Deskripsi model untuk versi diskritnya terdiri dari 6N persamaan tergandeng.

Model berikutnya dengan memasukkan dalam perhitungan bahwa masing-masing rantai polinukleotida terdiri dari tiga tipe grup atom (basa, gula dan fosfat). Dalam model-model DNA tersebut di atas, grup berbeda ditunjukkan dengan bentuk geometri yang berbeda, dan untuk penyederhanaan helisitas struktur DNA diabaikan.

Daftar model aproksimasi dapat diteruskan dengan model struktur dan dinamika DNA yang lebih kompleks, hingga model yang paling akurat dicapai dengan memasukkan dalam perhitungan seluruh atom, gerak dan interaksi [5].

Englander, Kallenbach, Heeger dan Krumhansl (1980) melakukan penelitian rintisan dalam pengujian dinamika internal DNA. Metode pertukaran hidrogen-tritium digunakan untuk menunjukkan kemungkinan utama pembentukan keadaan terbuka (open state) dalam DNA yang didefinisikan sebagai daerah lokal yang bergerak (dari satu hingga beberapa pasang basa), dimana ikatan hidrogen dibuka.

Pembentukan keadaan terbuka DNA dihubungkan dengan deviasi sudut basa dari keadaan kesetimbangan. Proses ini dideskripsikan dengan menggunakan formalisme Hamiltonian.

Di dalam pemodelan gerak internal DNA, tidak terbatas pada pemodelan deviasi kecil dari keadaan kesetimbangan (harmonik atau aproksimasi linier), tetapi juga meninjau gerak internal dengan amplitudo besar (aproksimasi nonlinier atau nonharmonik). Solusi persamaan nonlinier dari gerak internal DNA dengan amplitudo besar (persamaan sine-Gordon), merupakan deskripsi yang menunjukkan keadaan terbuka DNA.

Modifikasi model Englander (Yakushevich, 1998) mendeskripsikan gerak rotasi amplitudo besar dari basa mengelilingi rantai gula-fosfat. Gerak ini memumpun ke putusnya ikatan hidrogen dan pembentukan keadaan terbuka DNA.

Analogi antara molekul DNA dan rantai bandul digunakan untuk mendeskripsikan sifat-sifat gerak internal DNA. Basa terkait dengan gula memegang peranan bandul berotasi dalam DNA, rantai gula-fosfat memainkan peranan rantai horisontal, dan medan gravitasi eksternal diperankan oleh medan yang diinduksi oleh benang kedua DNA yang secara lemah berinteraksi dengan benang pertama DNA melalui ikatan hidrogen di antara basa.

Dalam skema penguraian DNA, dua rantai gula-fosfat digambarkan oleh dua garis panjang, sementara basa ditandai dengan banyak garis pendek. Kusutan (kink) berhubungan dengan daerah lokal dengan pasangan basa yang terbuka. Solusi tipe kink mendeskripsikan deformasi lokal (pembukaan pasangan-pasangan basa) bergerak sepanjang molekul DNA.

DNA sebagai Sistem Dinamika Nonlinier

Dalam tahun-tahun belakangan, banyak penelitian berkaitan dengan gerak internal amplitudo besar DNA sampai pada kesimpulan: molekul dapat ditinjau sebagai sistem dinamika nonlinier dimana muncul gelombang soliton. Apakah gelombang soliton ini sungguh ada dalam DNA? Atau hal ini hanya contoh dari ?invasi? tak benar dari pendekatan fisika ke dalam biologi? [5].

Pertanyaan tersebut, pada awalnya, dibahas sekitar tahun 1980-an dalam paper Englander dkk, yang berjudul ?Asal Mula Keadaan Terbuka dalam Heliks Ganda Polinukleotida: Kemungkinan Eksitasi Soliton?. Dalam paper tersebut model Hamiltonian nonlinier pertama DNA ditunjukkan dan hasil ini memberi dorongan yang berdaya guna untuk penelitian dinamika nonlinier DNA berikutnya [5].

Banyak kontribusi yang telah disumbangkan dalam perkembangan studi dinamika nonlinier DNA dengan menyempurnakan model Hamiltonian, mengajukan model baru, penyelidikan persamaan diferensial nonlinier terkait dan solusi soliton, tinjauan statistik soliton DNA.

Banyak kajian dilakukan dengan menggunakan pendekatan nonlinier untuk menjelaskan mekanisme dinamis fungsi DNA. Dan mungkin hanya pekerjaan yang dipublikasikan oleh Selvin dkk (1992), dimana ketegaran puntiran dari gulungan positip dan negatip DNA terukur, memberi bukti yang nampaknya dapat diandalkan: molekul DNA menunjukkan sifat-sifat nonlinier [5].

Gambaran Umum Gerak Internal DNA

Dari sudut pandang fisikawan, molekul DNA tak lain adalah sistem yang terdiri dari banyak atom berinteraksi, tersusun dengan cara tertentu dalam ruang.

Telah ditunjukkan, molekul DNA:

* dalam kondisi eksternal biasa (temperatur, pH, kelembaban, dst) memiliki bentuk heliks ganda;
* heliks bukanlah struktur statis, sebaliknya molekul DNA bersifat sangat fleksibel [5].

Salah satu alasan dari hal ini adalah molekul DNA biasanya dibenamkan dalam ?bak? termal. Tumbukan dengan molekul-molekul larutan yang mengelilingi DNA, interaksi lokal dengan protein memumpun kepada gerak internal DNA.

Beberapa contoh gerak internal yang mungkin dalam DNA:

* perpindahan atom individual dari posisi kesetimbangan mereka;
* perpindahan grup atom, rotasi grup atom mengelilingi ikatan tunggal;
* rotasi basa mengelilingi rantai gula-fosfat;
* tak terbelit lokal (local unwinding) heliks ganda;
* transisi antara bentuk DNA yang berbeda.

Paling sedikit terdapat dua kesimpulan penting yang dapat diambil dari analisis gerak internal DNA [5]:

* gambaran umum gerak internal DNA sangat kompleks: banyak tipe gerak internal dengan waktu karakteristik, amplitudo dan energi aktivasi yang berbeda.
* gerak dapat dibagi ke dalam dua grup utama: gerak internal amplitudo kecil dan gerak internal amplitudo besar.

Untuk mendeskripsikan gerak internal amplitudo kecil, cukup digunakan aproksimasi harmonik (linier). Untuk mendeskripsikan gerak internal amplitudo besar diperlukan pendekatan tak harmonik (nonlinier), karena aproksimasi linier menjadi tak benar ketika amplitudo gerak internal tidak kecil.

Contoh gerak internal amplitudo besar adalah gerak tak terbelit lokal heliks ganda, atau gerak ?formasi keadaan terbuka?. Contoh lain gerak internal amplitudo besar adalah gerak transisi antara keadaan konformasi (bentuk DNA) berbeda. Kedua jenis gerak internal amplitudo besar DNA ini memegang peranan penting dalam pemfungsian DNA [5].

Model Hamiltonian DNA dan Persamaan Gerak Internal

Untuk mendeskripsikan gerak internal DNA dimulai dengan memilih model aproksimasi yang bersesuaian. Biasanya pilihan model bergantung pada problem yang ditinjau dan akurasi deskripsi yang diperlukan. Sebagai contoh, ditinjau model tak terbelit lokal heliks ganda DNA.

Hamiltonian model DNA dibangun dengan memasukkan energi kinetik dan energi potensial sistem yang melibatkan vektor yang mendeskripsikan perpindahan torsional, transversal dan longitudinal, sudut rotasi basa mengelilingi rantai gula-fosfat, perpindahan transversal nukleotida, perpindahan longitudinal, massa nukleotida, konstanta gandeng sepanjang masing-masing untai, jari-jari DNA, jarak antara basa sepanjang rantai, fungsi potensial yang mendeskripsikan interaksi antara pasangan-pasangan basa.

Dengan merumuskan ulang Hamiltonian diperoleh:

H = H(f) + H(é + H(g) + H(interaksi)

dimana H(f) mendeskripsikan gerak transversal, H(é mendeskripsikan gerak torsional, H(g) mendeskripsikan gerak longitudinal, H(interaksi) mendeskripsikan interaksi antara gerak. Persamaan gerak yang berkaitan dengan model Hamiltonian dapat diperoleh dari Hamiltonian sistem.

Untuk membuktikan bahwa gelombang soliton konformal muncul, cukup dengan menunjukkan bahwa persamaan gerak tersebut memiliki solusi soliton. Representasi grafis dari solusi persamaan gerak yang memiliki solusi soliton ditunjukkan dengan solusi kink antikink dan tafsirannya sebagai keadaan terbuka untai ganda DNA. Sehingga, solusi gelombang soliton dapat dengan nyata ditafsirkan sebagai daerah tak terbelit (atau keadaan terbuka) [5].

Referensi

1. Wikipedia Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Dna, 2006.
2. Michel Peyrard, Nonlinear Dynamics and Statistical Physics of DNA, 2004
3. Riznichenko Galina Yur?evna, Mathematical Models in Biophysics, http://www.biophysics.org/education/galina.pdf, May 22, 2006.
4. Miftachul Hadi and Hans J. Wospakrik, SU(2) Skyrme Model for Hadron, Published in Physics Journal IPS Proceeding Supplement C8 (2004) 0514, http://pj.hfi.fisika.net.
5. Ludmila V. Yakushevich, Is DNA a Nonlinear Dynamical System where Solitary Conformational Waves are Possible?, J. Biosci., Vol.26, No.3, September 2001, 305-313, Indian Academy of Sciences.
6. Korespondensi dengan Ika Nurlaila, tidak dipublikasikan.
7. M. Daniel and V. Vasumathi, Perturbed Soliton Excitations in DNA Molecular Chain, arXiv:nlin.PS/0602037 v1 17 Feb 2006.
8. Yakushevich, et. al., Nonlinear Dynamics of Topological Solitons in DNA, Physical Review E 66, 016614, (2002).
9. Riznichenko Galina Yur?evna, Mathematical Models in Biophysics, www.biophysics.org/education/galina.pdf, access on May 2006.
10. Yakushevich, J. Biosci., Vol. 26, No. 3, September 2001.
11. Devlin, Biochemistry with Clinical Correlations, 2002.

Teknologi Nano Berkembang Pesat : Ukuran makin Kecil, Kekuatan makin Tinggi

Teknologi Nano Berkembang Pesat : Ukuran makin Kecil, Kekuatan makin Tinggi


Teknologi nano atau nanotechnology sekarang makin pesat perkembangannya. Nanometer sendiri artinya satu per satu miliar meter, sehingga teknologi ini juga berkaitan dengan penciptaan benda-benda kecil. Di dalamnya tergabung ilmu fisika, teknik, biologi molekuler, serta kimia.

ALBERT Einstein sendiri, sebagai bagian disertasi doktornya, mengalkulasi ukuran sebuah molekul gula dari data eksperimen. Hasilnya tiap molekul berukuran sekitar satu nanometer. Hampir seratus tahun kemudian, nanometer pun telah menjadi agenda banyak peneliti.

Tapi, sebenarnya tidak semua teknologi nano tadi benar-benar nano. Ada yang aslinya menangani struktur ukuran mikron atau satu per satu juta meter, seperseribu, dan yang lebih besar daripada nano lainnya. Teknologi nano pada kebanyakan kasus juga bukan benar-benar teknologi. Tapi, lebih berupa penelitian dasar terhadap aneka struktur dengan dimensi satu sampai ratusan nanometer.

Kerancuan lainnya, sejumlah teknologi nano sudah ada sejak dulu. Contohnya partikel karbon hitam ukuran nano sudah dimanfaatkan sebagai pelekat tambahan ban mobil sejak seratus tahun silam. Vaksin yang kerap terdiri dari satu atau banyak protein berdimensi skala nano juga bisa dimasukkan dalam teknologi tersebut.

Alam telah banyak menciptakan struktur nano. Tapi, definisinya yang lebih ketat mungkin seperti yang disampaikan Mihail C Rocco dari National Science Foundation (NSF) di Amerika Serikat. Menurut Mihail dalam situs Sciam.com, teknologi nano memiliki sejumlah unsur penting; dimensinya antara satu sampai 100 nanometer, didesain melalui proses pengontrolan bahan kimia dan fisika, serta bisa digabungkan membentuk struktur lebih besar.

Dan, teknologi yang sesuai definisi tadi benar-benar ada. Misalnya penggabungan beberapa lapis nonmagnetik, tiap lapis tebalnya kurang dari satu nanometer, dapat menghasilkan sensor untuk disk drive yang lebih sensitif. Sejak diperkenalkan 1975, produk magnetik ini sudah menjadi pendorong tumbuhnya industri penyimpanan data.

Semakin kecilnya ukuran cip elektronik juga menjadi faktor yang menumbuhkan minat dalam teknologi nano. Perusahaan komputer yang mempunyai laboratorium besar, misalnya IBM dan Hewlett-Packard, memasukkan program nano dalam kegiatannya. Saat peralatan elektronik silikon konvensional tidak dipakai lagi, mungkin sepuluh atau 25 tahun mendatang, bisa dipastikan peralatan elektronik teknologi nano akan menggantikannya.

Di luar biologi dan elektronik, partikel nano dipakai untuk meningkatkan mutu produk keseharian. Misalnya perusahaan bernama Nanophase Technologies telah membuat partikel zinc oxide untuk produk tabir matahari (sunscreen), sehingga krim yang biasanya berwarna putih berubah transparan.

Teknologi impian

Pihak pemerintah AS sendiri memiliki agenda tersendiri untuk teknologi nano. Mereka ingin menciptakan bahan ukuran nano yang bisa mengurangi ukuran, berat, dan kebutuhan sumber listrik dari pesawat luar angkasa, membuat proses manufaktur ramah lingkungan, serta membentuk dasar bagi pestisida biodegradable.

Tiap penelitian mempunyai risikonya sendiri. Tapi, teknologi nano memiliki masalahnya sendiri. Keinginan mewujudkannya sebagai kaidah ilmu yang terhormat kerap tercampur dengan asosiasi para futuris yang melihat nano sebagai jalan ke techno-utopia, misalnya dunia industri tanpa polusi, kemakmuran tanpa batas, bahkan keinginan mencapai kehidupan abadi.

Tahun 1986 misalnya muncul buku Engines of Creation karya K Eric Drexler yang cukup populer. Buku ini menggambarkan sejumlah mesin nano yang secara virtual mampu memproduksi segala jenis barang, lalu melenyapkan masalah pemanasan global, menyembuhkan penyakit, serta memperpanjang usia hidup secara dramatis.

Bagi kalangan nonilmuwan, angan-angan Drexler terhadap teknologi nano dipandang sebagai jembatan penghubung dunia ilmiah dan fiksi. Ilmuwan yang selalu ingin mencari solusi pasti juga tertarik terhadap pembicaraan mengenai produk penunda ketuaan ataupun mesin penumbuh makanan.

Secara tidak langsung, karya Drexler mungkin juga bisa benar-benar menarik orang terjun ke dunia ilmiah. Sebagai subgenre buku fiksi ilmiah, karya-karya teknologi Drexler layaknya film Star Trek yang mendorong minat para remaja akan luar angkasa sehingga nantinya berkarier dalam astrofisika atau aeronautika.

Di antara para ahli kimia dan ilmuwan yang sekarang menjadi ahli teknologi nano, prediksi Drexler memiliki daya tarik tersendiri. Soalnya sampai sekarang belum dapat diciptakan mesin-mesin nanoskopik yang misalnya mampu menolong membangkitkan kembali otak yang sudah dibekukan.

Zyvex, sebuah perusahaan yang tertarik dengan teknologi nano ala Drexlerian, sudah mengalami betapa sulitnya menciptakan robot berukuran nanometer. Jadi, perusahaan tersebut sekarang lebih puas menangani elemen mikromekanis yang lebih besar.

Di luar masalah tadi, dunia teknologi nano masih bergelut untuk menyatukan pandangan. Beberapa riset akan tetap berjalan apa pun namanya. IBM misalnya akan tetap membangun produk magnetoresistive tanpa memperhitungkan apakah penelitiannya disebut teknologi nano atau bukan.

Misalnya konsep nano ini bisa disatukan, teknologinya dapat menjadi dasar untuk terjadinya revolusi industri terbaru. Supaya sukses, teknologinya tidak hanya perlu membuang mimpi tentang robot nano pembangkit mayat tapi juga menghilangkan retorika yang berlebihan. Lebih penting lagi, ilmu nano dasar harus bergerak mengidentifikasikan jenis teknologi nano yang patut diwujudkan.

Sumber : Swara (2 Juli 2002)

Asal Usul Kota Brebes

Memang ana cerita- cerita sing nyeritakna anane aran-aran desa tertentu ning sajerone wilayah Kabupaten Brebes. Misale cerita soal desa Padasugih, Wangandalem, Gandasuli, Pasarbatang, Kersana, Ketanggungan lan liya-liyane. Tapi kuwe kabeh mung cerita-cerita dopokan. Laka data sing bisa go didadikna bahan go penulisan sejarah lokal. Yen saiki ana wong-wong sing kaur nyalin cerita-cerita rakyat kuwe ning bentuk tulisan, hasile ya mung salinan thok, sing tetep ora bisa didadikna go data penulisan sejarah. Salah siji cerita apik soal laire kota Brebes justru ana ning Serat Kanda edisi Brandes. Jare cerita kiye, sawise Kerajan Majapahit ngadeg lan Raden Susuruh dinobatna dadi raja ning kerajaan anyar kuwe nganggo aran Brawijaya sing kedadiyane ning taun 1221 Saka nganggo candra sengkala Sela-Mungal-Katon-Tunggal (atawa tahun 1299 Masehi), raja Brawijaya terus ngangkat Wirun dadi pepatih nganggo aran juluk Adipati Wirun, Nambi dadi tumenggung lan Reksapura dadi wedana jero. ImageRaja Brawijaya teruse njukut bojo sing mesih ana ning Galuh lan mbantu sedulure, Arya Bangah, ning perange nglawan Ciyung Wanara. Tapi ning perang kuwe Arya Bangah kalah, terus mlayu ning Lebaksiu.

Negara Galuh kebakar, Arya Bangah dusir sampe Tugu, sing ning kono pasukan Majapahit wis teka go nein bantuan. Arya Bangah ngerahna wong-wong Wetan. Sing akhire balik maning (waca: terdesak) sing kulon maring wetan. Ning pereke kali sing lantarane peristiwa kuwe darani kali Pemali, pada perangan maning. Tempat perang kuwe darani Brebes. Ciyung Wanara balik ning negarane. Arya Bangah lunga ning Majapahit, ninggalna pasukan goning pimpinane Reksapura. Raja Brawijaya terus ngangkat dheweke dadi wedana (bupati) sing ditempatna ning Tuban. Anak wadone Arya Bangah, Citrawati, kawin karo Kumara. […] Kumara ngrebut telung negara jajahane Pajajaran. Sawise kuwe gabung karo Reksapura, lunga ning Sumedang. Sing kono mereka lunga ning Galuh. Dandang Wiring naklukna Dermayu (Indramayu). Wahas (anake Wirun), naklukna Banyumas, Magelang, Prabalingga (Purbalingga) karo Caracap (Cilacap). Negara Sokapura ya bisa ditaklukna. Kumara bisa ngrebut Bandung karo Sumedang. Ciyung Wanara nyerah. Dheweke merdekakna Dipati Jayasudarga, mertuane Raja Brawijaya, lan ngirimna utusan maring Kumara. Nuruti jejalukane, Ciyung Wanara danterna ning Majapahit. Kuwe sing akhire kerajaan Pajajaran bubar taun 1223 Saka nggo candra sengkala Guna-Kalih-Tinggal-Kaji. Teruse Ciyung Wanara dangkat dadi bupati agung go wilayah Jawa Barat anjoge kali Pemali. Ning karyane, The History of Java (1817), Raffles ya nyritakna siji cerita sejen sing inti pokoke pada. Ning cerita kuwe ora disinggung soal kedadiyane daerah Brebes. Dening kajian sejarah, inti pokok cerita kuwe dhewek memang bener. Sing kaya wis dajukna Prof. Hosein Djajadiningrat ning Sastrakantanya, Kerajaan Majapahit ngadeg mulai kwartal ketelu abad XIII sampe kurang luwih taun 1518 sementara kerajaan Pajajaran mulai taun 1433/1434 sampe kemungkinan taun 1579. Sing dadine, ya ora mungkin dong darani yen Kerajaan Majapahit kuwe hasil pemisahan sing Kerajaan Pajajaran. Tapi kaya kuwe, ora bisa diabaekna soal kemungkinan yen Brebes wis ana sajege jaman Hindu. Dugaan kiye bisa dajukna lantaran kenyataan, yen ning daerah Kabupaten Brebes akeh ditemoni barang-barang tinggalan sing jaman Hindu. Barang-barang kuwe ditemukna ning pirang-pirang kawasan antarane kawasan Kawedanan Brebes. Ning kawasan kene pernah ditemokna barang-barang kuna ya kuwe patang iji gong sing Desa Slarang karo siji ali-ali emas sing Desa Karangmangu. Ali-ali kiye duwe plat meterei bentuke bunder hiasane garis-garis mlengkung sing katone kaya ula loro endase loro. Ali-ali kiye, sing ditemokna ning jerone lemah, saiki disimpen ning Museum Nasional Jakarta.

JAKA POLENG ( Asal Usul Kota Brebes )

Ana wong enom bagus tur gagah, arane Laksito. Laksito kerjane dadi tukang ngopeni jarane bupati Brebes. Kanjeng Bupati seneng karo hasil kerjane Laksito sing sregep lan selalu resik.
Waktu kuwe, kaya biasane, Laksito arep lunga ning sawah arep luruh suket go pakane Genta, jarane Kanjeng Bupati. Image"Bi, nyong ning sawah ndisit!" Laksito gemboran pamit karo Bi Ojah, bature Kanjeng Bupati sing lagi uprak-uprek ning pawon."Iya cah bagus, ati-ati yah?!" bibine njawab karo sibuk uprak-uprek, ora nglinguk ning Laksito.

Nggawa arit karo karung, Laksito mlaku nyusuri galenge sawah golet suket-suket sing rungseb tur ijo. Sampe anjog ning lapangan, dheweke mbatin, "Ehm, ning kene kyeeh sukete ijo-ijo nemen, pasti si Genta dokoh mangane." Terus Laksito mulai mbabadi suket-suket sing ana ning ngarepane. Sapisan-pisan, Laksito ngusapi keringet ning batuke nganggo tangane. Laksito terus mbabadi suket ora kesel-kesel.

Sawise olih sakarung kebek, Laksito kaya biyasane ngasoh ngisore wit gede. Diglegek banyu kendi sing digawa sing ngumah. Keringete gemryobyos seawak sekojur. Laksito lehe-lehe gelelengan kipas-kipas nganggo godong sing tiba sing wit.
Waktu Laksito lagi pan merem, dheweke weruh ana ula poleng ana mahkota emase ning endase. Laksito dadi penasaran mbuntuti ula kuwe. Laksito mlaku alon-alon ben ora diweruhi ula kuwe. Ula kuwe akhire mandeg neng rerungseban. Laksito melu mandeg. Matane menteleng mandengi ula poleng sing lagi nglungsumi. Pirang menit, akhire ula kuwe nglocop kulite. Laksioto mereki tempat kuwe sawise ula kuwe lunga. Teruse Laksito njukut bekas kulit ula poleng kuwe.
Laksito balik maning neng tempate nerusna pekerjaane. Rong karung kudu dikebeki.
"Uh, akhire kebek juga. Balik ah, wis ngelih." laksito mbatin karo naleni karung loro kuwe. Laksito ngasoh maning sedelat, teruse balik.

-~=oOo=~-

"Bi, aku ngelih, Bi, pan mangan," Laksito ngomong karo Bi Ojah. "Lha, To, kowen ning endi??" Bi Ojah gemboran lantaran kaget. "Nyong ning iringane Bibi!" ujare Laksito eram.

"Aja guyonan lha, To.. Bibi ora weruh kowe neng kene," Bi Ojah rada kewedinan.

"Nyong neng kene, Bi..." Laksito nyauti karo nyekeli tangane Bi Ojah.

Bi Ojah kaget ora kira-kira waktu ngerasakna tangane ana sing nyekeli tapi ora katon jruntunge. Bi Ojah langsung gemboran manjing ning padepokane Kanjeng Bupati, wadul karo kanjenge.

Ora suwe, Bi Ojah balik maning maring pawon karo Kanjeng Bupati.

Neng endhi, Bi?" takone Kanjeng Bupati penasaran karo ceritane Bi Ojah.

"Ampun Kanjeng, suarane neng kene miki." Bi Ojah nyoba ngeyakinaken Kanjeng Bupati.

Laksito! Kowen neng endhi? Kanjeng Bupati nggemborani Laksito.

Ampun, Gusti Kanjeng, hamba neng kene, neng iringane Gusti," jawabe Laksito.

"Lho lho lho, ko kowen ora katon?" kanjenge ya dadi kaget nemen.

"Ampun, Gusti, hamba ya ora ngert," jawabe Laksito ya mesih bingung.
Gusti Kanjeng Bupati sedelat rada meneng, ngrenung.

"Ana kedadiyan apa sing kowen alami sedurunge kiye?" takone Gusti Bupati.
Laksito meneng sedelat, mikir-mikir.
"O iya, Gusti, mau waktu hamba luruh suket neng sawah, hamba weruh ula poleng sing endase ana emase kemerlob repan nglungsumi. Terus hamba perhatikna lan hamba jukut kulite," ceritane Laksito soal kedadiyan mau ning sawah.

"O.. kaya kuwe. terus kulite neng endhi?" takone Gusti Kanjeng.
"Neng sake hamba."
bener juga, sawise kulit kuwe dintokna lan didokon ning meja, ujug-ujug awake Laksito nongol katon. Kiye juga sing nggawe Bi Ojah sing sing mau meneng, dadi mundur kaget.
"Wah, Laksito, kowen wis katon," Bi Ojah gemboran.
Laksito gemuyu plong. Gusti Kanjeng Bupati manthuk-manthuk ngerteni.
"To, kulit ula kuwe aku simpen," jare Gusti Kanjeng karo penuduhe nuding ning kulit ula kuwe nein tanda karo Laksito go dijukutna terus diserahna karo dheweke.
Tapi alus-alusan Laksito nolak. "Ampun, Gusti, kulit kiye ndeke hamba."
"Pan nggo apa, To? Laka gunane denggo kowen," Gusti Bupati ngrayu Laksito.
"Ampun, Gusti. Karena sing nemu hamba, dadi ya hamba sing berhak nduweni benda kiye," jawabe Laksito.
"Laka gunane ning kowen, cepet wekena aku!" kanjenge gemboran maksa ning Laksito.
"Ampun, Gusti, hamba ora bisa." Laksito tetep teteg.
Teruse Gusti Bupati karo Laksito rebutan. Lantaran Laksito wedi benda kuwe bakal kecekel karo bupatine, Laksito cepet-cepet manjingna benda kuwe ning cangkeme, lan tanpa disengaja benda kuwe keeleg.
Gusti Bupati mung bisa nahan emosine, waktu weruh benda kuwe keeleg. Satitik-titik awake Laksito ngilang.
"Maapna hamba, Gusti, hamba wis wani karo Gusti," ujare Laksito lirih. Bupati narik napas.

"Aku nyesel wis maksa kowen, Laksito. Sebenere memang kuwe hake kowen, tapi aku maksa, dadi akhire kaya kiye, aku nyesel. Maapna aku, Laksito." Bupatine nyesel. Terus bupatine nglanjutna ngomong, "Kiye mungkin wis takdire kowen, Laksito, kowen wujude wis laka. Aku njaluk karo kowen, tulung kowen jaga rakyate aku yaiku rakyat Brebes. Terus, lantaran kowen nesih jejaka lan mangan kulit ula poleng, dadi saiki kowen tak arani Jaka Poleng."

SINAR LESER

Alat uji ruang angkasa yang dikembangkan NASA ternyata dapat mendeteksi katarak.

Sebuah alat yang dikembangkan untuk program luar angkasa ternyata dapat berfungsi sebagai alat pendeteksi awal terhadap katarak, penyebab utama kebutaan di seluruh dunia.

Peneliti dari National Eye Institute (NEI), bagian dari National Institutes of Health serta National Aeronautics and Space Administration (NASA) bekerjasama mengembangkan pengujian sederhana terhadap mata untuk mengukur protein yang berhubungan dengan pembentukan katarak. Jika sebuah protein halus dapat diteksi sebelum katarak berkembang, penderita bisa mengurangi risiko terjangkitnya katarak dengan sedikit mengubah gaya hidup. Misalnya mengurangi terkena pancaran sinar matahari, berhenti merokok, berhenti mengonsumsi obat-obatan tertentu, dan mengontrol diabetes.“Ketika lensa mata sudah buram akibat katarak, saat itu sudah terlambat untuk mengembalikan atau melakukan perawatan terhadap proses munculnya katarak,” kata Manuel B. Datilles III, petugas medis dari NEI. “Teknologi baru ini bisa mendeteksi kerusakan awal terhadap protein lensa mata, memicu peringatan dini terhadap pembentukan katarak dan kebutaan,” ucapnya.

Perangkat baru ini menggunakan teknik laser sederhana yang disebut Dynamic Light Scattering (DLS). Awalnya, alat itu dikembangkan untuk mendeteksi perkembangan kristal protein di ruang hampa udara. Rafat R. Ansari dari NASA sekaligus ilmuwan senior di John H. Glenn Research Center memungkinkan teknologi tersebut diaplikasikan pada dunia medis dan mencuri perhatian peneliti NEI ketika ia menemukan bahwa katarak yang diderita ayahnya diakibatkan oleh perubahan pada protein di lensa mata.

Sejumlah protein terlibat dalam pembentukan katarak. Tetapi salah satunya, yang dikenal dengan alpha-crystaliin yang berfungsi sebagai molekul anti katarak milik mata. Alpha-crystallin mengikatkan diri pada protein lain ketika protein tersebut rusak dan mencegah mereka saling bertumbukan untuk membentuk katarak. Tetapi, manusia terlahir dengan jumlah alpha-crystallin yang terbatas. Artinya, ketika persediaan terkuras akibat radiasi, rokok, diabetes, dan penyebab lain, katarak bisa terjadi.

“Kami telah menunjukkan bahwa teknologi yang dikembangkan untuk program luar angkasa ini dapat digunakan untuk mencermati tanda-tanda awal kerusakaan protein akibat tekanan oksidatif,” kata Ansari. “Proses ini digunakan dalam berbagai kondisi medis termasuk katarak yang diakibatkan oleh pertambahan usia, diabetes, dan juga penyakit neurodegeneratif lainnya seperti Alzheimer dan Parkinson,” ucapnya. Ansari juga menyebutkan bahwa dengan memahami peranan perubahan protein dalam pembentukan katarak, kita bisa menggunakan lensa mata tidak hanya untuk mengetahui penyakit mata, tetapi juga sebagai jendela untuk melihat seluruh tubuh.