Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Meraba Dunia dengan Sensor

Walaupun terdengar keren, sensor pada dasarnya bukanlah barang baru bagi kita. Tubuh kita, sebagai contoh, sudah dilengkapi dengan sensor-sensor yang memiliki beragam fungsi. Misalnya, hidung untuk mendeteksi bau, jari kita untuk mendeteksi panas, telinga untuk mendeteksi suara dan mata untuk mendeteksi cahaya.

Ed04-kimia-1

Sensor pada Tubuh Manusia

Di laboratorium sekolah, sensor sederhana bisa ditemukan dalam bentuk kertas lakmus untuk uji asam basa atau pH meter untuk uji kadar keasaman (pH). Dalam kehidupan sehari-hari aplikasi penggunaan sensor mudah sekali ditemukan dan sudah semakin luas, mulai dari lampu kamar yang cahayanya bisa diredup-terangkan dengan sentuhan tangan, touch-screen monitor pada kamera atau telepon genggam, detector logam di bandara hingga sensor pendeteksi gas pada ruangan, kendaraan atau bahkan pada roket.

Contoh penggunaan sensor pada layar sentuh telepon genggam

Contoh penggunaan sensor pada layar sentuh telepon genggam.

Apa itu sensor?

Secara umum sensor terbagi atas tiga macam:

  • Sensor fisik, difokuskan untuk bekerja  besaran fisik seperti jarak, berat, temperatur, tekanan dan sejenisnya.
  • Sensor kimia untuk senyawa tertentu lewat reaksi kimia atau fisika
  • Biosensor untuk mengukur senyawa atau zat tertentu lewat sensing elemen biologis. Biosensor pada dasarnya adalah bagian dari sensor kimia, tetapi seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi dibidang biosensor, maka biosensor sekarang memiliki tempat tersendiri di dunia sensor.

Mata, jari dan telinga kita bisa dikategorikan sebagai sensor fisik, tetapi hidung kita dikategorikan sebagai biosensor karena proses yang harus dilalui untuk mendeteksi bau/gas melibatkan reaksi kimia pada salah satu membran dalam tubuh kita sebagai elemen pendeteksi. Hasil deteksi ini kemudian diproses oleh system saraf kita untuk menghasilkan informasi yang kita butuhkan. Terdengar sederhana memang, tetapi kalau kita pelajari lebih detail proses yang terjadi maka kita akan terkejut dan kagum dengan bagaimana rumitnya proses yang harus dilewati untuk proses sederhana tersebut.

Contoh aplikasi biosensor sebagai chip

Contoh aplikasi biosensor sebagai chip.

Sensor kimia

Sensor kimia pada dasarnya adalah alat yang bertujuan untuk mendeteksi suatu partikulat secara selektif lewat reaksi kimia. Hasil deteksi tentunya bisa ditunjukkan secara kualitatif atau kuantitatif. Ada dua elemen penting pada sensor kimia:

  1. Elemen tempat reaksi kimia terjadi. Pada elemen ini reaksi yang terjadi diharapkan adalah reaksi yang selektif terhadap partikulat yang diinginkan. Reaksi kimia ini biasanya akan menghasilkan perubahan warna, cahaya fluoresen, perubahan potensial atau panas.
  2. Transduser yang bertugas merubah respons tersebut menjadi sinyal dan menerjemahkan besaran sinyal tersebut ke dalam besaran yang terukur.

Sensor kimia pun dapat dikategorikan menjadi beberapa jenis berdasarkan jenis transduser yang digunakan, antara lain sensor elektrokimia, sensor optik, sensor yang peka terhadap massa dan sensor yang peka terhadap panas.

Tantangan terbesar bekerja di bidang sensor adalah bagaimana mendapatkan sensor yang selektif pada satu jenis target deteksi. Karena tidak mudah mendapatkan sensor yang selektif, maka banyak riset dicurahkan untuk keperluan tersebut. Hal lain yang juga menjadi tantangan dalam riset di bidang sensor adalah sensitivitas serta akurasi dalam mendeteksi target deteksi. Selain itu bagaiamana mendapatkan sensor yang memiliki respon dan recovery time yang cepat, bagaimana mendapatkan sensor berukuran kecil serta stabil untuk digunakan dalam waktu operasi yang cukup lama dan tentu saja sensor tersebut tidak boleh mahal agar dapat dirasakan manfaatnya oleh semua kalangan.

Sensor kimia dalam kehidupan sehari-hari

Sensor kimia sudah banyak digunakan secara luas dalam kehidupan sehari-hari. Ada beberapa bidang di mana sensor kimia sering digunakan seperti di bidang medis, industri dan monitor kualitas lingkungan.

Dalam bidang medis misalnya banyak sensor sudah difabrikasi untuk deteksi glukosa, urea, kolesterol, hepatitis B dan bahkan sejumlah bakteri penyebab penyakit sudah dapat dideteksi dengan menggunakan sensor kimia atau biosensor.

Contoh sensor pendeteksi glukosa (gambar kiri). Contoh sensor pendeteksi gas CO (gambar kanan).

Contoh sensor pendeteksi glukosa (gambar kiri). Contoh sensor pendeteksi gas CO (gambar kanan).

Di industri, aplikasi sensor digunakan kebanyakan untuk mengontrol proses pada industri. Dan aplikasi yang digunakan juga cukup luas, mulai dari mengukur suhu, pH, CO2 dan oksigen. Aplikasi yang lebih spesifik adalah sensor juga digunakan untuk mendeteksi senyawa tertentu yang tidak diinginkan seperti alkohol atau senyawa tertentu yang menghasilkan bau yang bisa merusak kualitas produk. Aplikasi terakhir banyak digunakan pada industri makanan.

Salah satu aplikasi paling populer pada sensor kimia adalah untuk memonitor kualitas lingkungan. Baik itu kualitas air maupun kualitas udara. Untuk memantau kualitas air telah banyak dikembangkan sensor untuk mendeteksi parameter-parameter penting penentu kualitas air seperti BOD, DO, asam, garam-garaman bahkan sejumlah sensor dibuat untuk mendeteksi kontaminasi logam berat pada air. Sementara itu, beragam sensor juga sudah dikembangkan untuk mendeteksi gas baik untuk memonitor kualitas udara ataupun untuk mendeteksi kebocoran gas pada kendaraan atau industri seperti sensor untuk mendeteksi gas {\rm CO}, {\rm CO}_2, {\rm H}_2, {\rm NO}_{\rm x}, atau senyawa hidrokarbon. Penggunaan sensor gas untuk digunakan dalam ruangan juga sudah cukup umum. Misalnya pada sensor pendeteksi gas kebakaran atau sensor gas LPG untuk mendeteksi kebocoran gas LPG di rumah tangga atau perkantoran.

Dengan semakin luasnya aplikasi dalam teknologi sensor tentunya menjadi motivasi untuk mendorong semakin intensifnya riset dibidang ini. Untuk menjawab tantangan dalam penelitian di bidang sensor ini tentunya pemikiran-pemikiran yang segar, baru, kreatif dan inovatif  sangat diperlukan dalam pengembangan teknologi sensor.

Bahan bacaan:

  • Robert W. Cattrall, Chemical Sensor, Oxford University Press (1997).

Penulis:
Ayu Anggraeni, peneliti di Arts, Science and Technology Center for Cooperative Research (KASTEC), Kyushu University, Jepang. Kontak: anggraini_ayu(at)yahoo.co.jp