Menemukan George Whitesides seringkali sulit bahkan untuk George Whitesides. Jadi dia menyimpan sebuah amplop di saku jaketnya. "Saya sebenarnya tidak tahu di mana saya secara umum sampai saya melihatnya, " katanya, "dan kemudian saya menemukan bahwa saya berada di Terre Haute, dan kemudian pertanyaannya adalah, 'Apa selanjutnya?'" Peregangan baru-baru ini, amplop mengungkapkan bahwa ia berada di Boston, Abu Dhabi, Mumbai, Delhi, Basel, Jenewa, Boston, Kopenhagen, Boston, Seattle, Boston, Los Angeles dan Boston.
Konten terkait
- Teknik Tak Terlihat
- Penemuan Sinyal?
Alasan mengapa Boston sering muncul, meskipun tidak sesering yang diinginkan istrinya, adalah karena Whitesides adalah seorang profesor kimia di Universitas Harvard, dan Boston Logan adalah bandara rumahnya. Alasan untuk semua kota-kota lain adalah bahwa kontribusi Whitesides untuk sains berkisar ke biologi, teknik, fisiologi, ilmu material, fisika dan, terutama hari ini, nanoteknologi. Ilmuwan lain, pemimpin pemerintahan, penemu dan investor di seluruh dunia ingin mendengar darinya.
Penemuan dan gagasan Whitesides telah menelurkan lebih dari selusin perusahaan, termasuk raksasa obat-obatan Genzyme. Tidak ada laboratorium Harvard yang mendekati pencocokan jumlah paten yang terlampir pada namanya— "kurang lebih 90, " katanya. Kutipan "GM Whitesides" lebih sering muncul dalam makalah akademis daripada hampir semua ahli kimia lain dalam sejarah.
Jadi Whitesides adalah sesuatu seperti Bono sains, meskipun lebih tinggi, lebih kurus dan pada usia 70, kurang berbulu. Topi nelayan Skotlandia hampir selalu menutupi kepalanya, bahkan di depan penonton. Dia memiliki suara yang dalam, dengan sedikit petunjuk tentang Kentucky asalnya. Akhir-akhir ini suara itu telah memperkenalkan audiens ke proyek nanoteknologi baru yang bertujuan menyelamatkan jiwa di negara berkembang. "Apa hal termurah yang bisa Anda dapatkan dari sistem diagnostik?" Tanyanya. "Kertas."
Di selembar kertas yang tidak lebih tebal atau lebih lebar dari prangko, Whitesides telah membangun laboratorium medis.
Suatu hari di musim dingin yang lalu, Whitesides terbangun di tempat tidurnya sendiri. Pada jam 9 pagi dia ada di kantornya di dekat Harvard Yard. Dia mengenakan pakaian khasnya: setelan garis-garis, kemeja putih, tanpa dasi. Dia meletakkan topi nelayannya di atas meja konferensi di depan rak buku yang menyimpan Sel, Bahan Mikroelektronika, Kimia Fisik, Kimia Organik Lanjut dan Kutipan Akrab Bartlett .
Sebuah teks yang tidak ada di rak adalah No Small Matter: Science on the Nanoscale, buku meja kopi yang baru diterbitkan oleh Whitesides dan fotografer sains Felice C. Frankel. Ini tentang hal-hal yang benar-benar eksotis yang tampak sangat besar tetapi sangat luar biasa, tidak masuk akal, sangat kecil — nanotube, titik kuantum, mesin rakitan sendiri.
Nanoteknologi, secara sederhana didefinisikan, ilmu struktur yang berukuran antara 1 nanometer, atau sepersejuta meter, dan 100 nanometer. (Awalan "nano" berasal dari kata Yunani untuk katai.) Namun, bagi kebanyakan orang, definisi itu tidak begitu sederhana. Mencoba memahami nanometer dapat dengan cepat menginduksi mata juling. Selembar kertas yang dicetak dengan kata-kata ini tebalnya 100.000 nanometer — diameter rambut manusia, kira-kira benda terkecil yang bisa dilihat seseorang dengan mata tanpa bantuan. Bakteri yang duduk di atas makalah ini berdiameter sekitar 1.000 nanometer — mikroskopis. Untuk melihat sesuatu yang hanya berukuran satu nanometer tidak mungkin sampai tahun 1981, ketika dua ahli fisika IBM menemukan mikroskop tunneling pemindaian pertama. Mikroskop konvensional menggunakan lensa untuk memperbesar apa pun yang berhadapan. Tetapi pemindaian mikroskop terowongan bekerja lebih seperti orang yang membaca Braille, bergerak melintasi permukaan struktur dengan menggunakan stylus kecil. Fisikawan, yang memenangkan Hadiah Nobel hanya lima tahun kemudian, membangun stylus dengan ujung yang hanya setinggi satu atom (kurang dari satu nanometer). Saat bergerak, stylus mendeteksi struktur material dengan merekam umpan balik listrik, dan kemudian mikroskop menerjemahkan rekaman menjadi gambar.
Sekarang hal-hal yang sangat kecil — hingga masing-masing atom — akhirnya dapat dilihat, Whitesides dan ahli kimia lainnya menjadi sangat tertarik pada bahan skala nano. Dan apa yang mereka pelajari membuat mereka takjub. Bahan sekecil ini, ternyata, memiliki sifat tak terduga — kami hanya tidak mengerti sampai kami bisa melihatnya dari dekat. Molekul dengan permukaan berbeda — permukaan yang biasanya tidak bergabung dengan baik, jika bisa — bisa tiba-tiba mengikat. Kaca, biasanya merupakan penyekat arus listrik, dapat menghantarkan listrik. Bahan yang tidak bisa membawa muatan listrik tiba-tiba menjadi semikonduktor. Emas logam, dalam partikel yang cukup kecil, dapat tampak merah atau biru.
“Salah satu daya tarik dari hal-hal kecil adalah bahwa mereka ternyata menjadi begitu asing, terlepas dari kesamaan dangkal dalam bentuk atau fungsi untuk kerabat yang lebih besar, lebih akrab, ” tulis Whitesides dalam bukunya. "Menemukan perbedaan-perbedaan ini pada skala terkecil sangat mengasyikkan, dan menggunakannya dapat mengubah (dan telah mengubah) dunia."
Para ilmuwan telah menciptakan nanotube karbon, silinder berongga berdiameter dua nanometer atau kurang, yang berubah menjadi bahan terkuat di dunia, 100 kali lebih kuat dari baja dengan berat seperenam. Mereka telah membuat partikel nano — lebarnya kurang dari 100 nanometer dan berguna untuk gambar biomedis yang sangat tepat. Para ilmuwan juga membuat kawat nano — benang silikon selebar 10 hingga 100 nanometer dan mampu mengubah panas menjadi listrik. Pabrikan elektronik mengatakan bahwa kawat nano dapat memanfaatkan limbah panas dari komputer, mesin mobil, dan pembangkit listrik.
Sudah, lebih dari 1.000 produk konsumen menggunakan beberapa bentuk nanoteknologi (meskipun laporan tahun 2008 dari National Academy of Sciences mendesak pemantauan yang lebih baik terhadap risiko kesehatan dan lingkungan yang potensial dari nanoteknologi). Produk-produknya termasuk kerangka sepeda yang lebih kuat dan lebih ringan, perawatan kain yang membelokkan cairan, tabir surya yang mengusir sinar matahari dengan lebih baik, kartu memori untuk komputer, dan pelapis anti kabut untuk lensa kacamata.
Para ilmuwan sedang mengembangkan partikel nano yang dapat memberikan jumlah obat yang tepat untuk membunuh tumor tetapi tidak ada yang lain di sekitarnya. Partikelnano lainnya dapat mendeteksi kontaminasi merkuri dalam air; suatu hari partikel dapat digunakan dalam filter untuk menghilangkan logam beracun.
Benda-benda besar yang mengubah hidup yang terbuat dari benda-benda kecil masih ada di depan kita. Hal-hal seperti baterai yang dapat bertahan berbulan-bulan dan menyalakan mobil listrik, terbuat dari kawat nano yang dibuat oleh virus — Angela Belcher di MIT sedang mengerjakannya, dan Presiden Obama sangat gembira dengan teknologi yang telah ia temui dengannya. (Lihat “Insinyur Tak Terlihat”.) Sebuah laboratorium Hewlett-Packard, yang dipimpin oleh visioner nanoteknologi Stan Williams, baru saja mengumumkan kemitraan dengan Shell untuk mengembangkan perangkat ultrasensitif untuk mendeteksi oli; pada prinsipnya, mereka dapat mendaftarkan pergeseran skala nano di bumi yang disebabkan oleh pergerakan di ladang minyak. Williams menyebut produk itu "sistem saraf pusat untuk bumi."
Prospek dunia berubah secara mendasar karena nanoteknologi masih lebih melamun daripada nyata, tetapi bagi para ahli kemungkinan tampak hampir tak terbatas. Para ilmuwan telah menciptakan struktur nano yang dapat berkumpul sendiri, yang berarti mereka dapat membentuk menjadi objek yang lebih besar dengan sedikit atau tanpa arah luar. Suatu hari benda kecil ini bisa, secara teoritis, membangun diri mereka menjadi mesin yang membuat lebih banyak partikel nano. IBM sudah menggunakan teknik perakitan sendiri untuk menghasilkan insulasi dalam chip komputer. Sebuah pusat di MIT yang disebut Institute for Soldier Nanotechnologies sedang mengerjakan armor perang yang tidak bisa dihancurkan yang dapat bereaksi terhadap senjata kimia.
"Di mana-mana Anda melihat, " kata Whitesides, "Anda melihat potongan-potongan, dan mereka semua menunjuk ke arah yang berbeda."
Whitesides tidak tahu persis bagaimana dia sampai di sini. Di sini adalah Harvard, lab ini, hidup ini. Tumbuh di sebuah kota kecil di Kentucky, putra seorang ibu rumah tangga dan seorang insinyur kimia, ia menonjol di sekolah. Suatu hari, seorang guru memanggil orang tuanya dan berkata dia ingin berbicara dengan mereka tentang putra mereka. Hati mereka tenggelam. "'Apa yang dilakukan bajingan kecil sekarang?'" Whitesides mengingat reaksi orang tuanya.
Guru itu berkata, “Anda harus mengeluarkan anak Anda dari sini. Saya sudah mengatur agar dia pergi ke Andover. "
"Saya belum pernah mendengar tentang Andover, " kata Whitesides sekarang tentang sekolah persiapan elit Massachusetts. “Aku bahkan tidak tahu apa itu. Saya tidak tahu di mana New England. ”
Dan kemudian, entah bagaimana, dia akhirnya kuliah di Harvard. “Aku bahkan tidak ingat pernah melamar di sini. Saya baru saja menerima surat yang mengakui saya. Jadi saya kira saya datang ke sini secara tidak sengaja. ”
Dia melanjutkan untuk melakukan pekerjaan pascasarjana di California Institute of Technology. Dalam bagian pengakuan disertasi doktoralnya, ia berterima kasih kepada penasihatnya, John D. Roberts, atas “arahan dan tipuan pasiennya.” Sebagian besar mahasiswa pascasarjana menghargai arahan mentor, kata Whitesides. “Dalam kasusku, dia tidak mengarahkanku sama sekali. Saya tidak berpikir saya melihatnya di tahun-tahun saya di sana, tetapi kami memiliki hubungan yang baik. "
Whitesides mengajar di MIT selama hampir 20 tahun sebelum tiba di 1982 di Harvard, di mana ia jarang ditemukan. Dia adalah seorang kapitalis yang berpraktik, sebagai permulaan. Itu memfokuskan dia pada aplikasi dunia nyata, sesuatu yang tidak semua rekannya kagumi, menurut Mara Prentiss, seorang profesor fisika Harvard yang mengajar kursus nanoteknologi dengannya. "George sangat dikagumi oleh banyak orang, tetapi tidak semua orang menghargai gayanya, " katanya. Sisi putih sepertinya tidak peduli. "Saya kira itu di luar sana, " katanya tentang permusuhan. Tetapi dia memiliki waktu yang sangat sedikit bagi mereka yang berpikir bahwa tampil di CNN atau memulai perusahaan adalah hal yang buruk. Dia mengatakan mereka dapat "mengambil jarum rajut dan menaruhnya di sini" - dia menunjuk ke hidungnya - "dan mendorongnya."
Tom Tritton, presiden Chemical Heritage Foundation, sebuah organisasi sejarah dan pendidikan di Philadelphia, mengatakan jika Anda meminta siapa pun di lapangan untuk mendaftarkan tiga ahli kimia top dunia, Whitesides akan membuat setiap daftar. "Luasnya kecerdasannya sangat mencengangkan, " kata Tritton. Setelah menerima penghargaan tertinggi dari yayasan, Medali Emas Medals, Whitesides menghabiskan hari itu dengan siswa sekolah menengah di kota. Tritton mengatakan seorang siswa kemudian menawarkan pengamatan ini: "Dia mungkin seorang ilmuwan, tetapi dia benar-benar keren."
Inti dari hampir semua yang dilakukan Whitesides adalah kontradiksi: ia bekerja di bidang fisika, kimia, biologi, dan teknik yang rumit, menggunakan alat-alat rumit — tidak banyak orang yang pernah menggunakan mikroskop kekuatan atom — namun ia terobsesi dengan kesederhanaan. Tanyakan padanya untuk contoh kesederhanaan, dan dia akan berkata, "Google." Dia tidak berarti Anda harus Google kata "kesederhanaan." Maksudnya adalah halaman beranda Google, persegi panjang cadangan di bidang putih di mana jutaan orang ketikkan kata-kata untuk menemukan informasi di Internet. Bagian putihnya terpesona oleh kotak ini.
"Tapi bagaimana cara kerjanya?" Katanya. Dia berhenti, menarik napas. Dia bersandar di kursinya. Matanya menjadi besar. Dahinya naik, dan dengan itu kacamata yang sangat besar. Ini adalah George Whitesides semakin bersemangat.
"Anda mulai dengan biner, dan biner adalah bentuk aritmatika yang paling sederhana, " katanya tentang sistem satu dan nol yang digunakan untuk memprogram komputer. Kemudian ia meluncurkan tur switch, transistor, dan sirkuit terintegrasi yang dadakan sebelum kembali, akhirnya, ke Google, “yang mengambil gagasan tentang kompleksitas luar biasa — untuk mengatur semua informasi kemanusiaan — dan memasukkannya ke dalam hal kecil ini, di sebuah kotak."
Gagasan di balik Google — mendidihkan banyak sekali pengetahuan ke dalam paket kecil yang elegan — juga merupakan gagasan di balik hal yang Whitesides sekarang pegang di tangannya, sebuah lab yang disebut di atas chip yang tidak lebih besar dari perangko, yang dirancang untuk mendiagnosis berbagai penyakit dengan ketepatan laboratorium klinis modern.
Ini ditujukan untuk petugas kesehatan di daerah terpencil di negara berkembang. Mereka akan meletakkan setetes darah atau urin pasien di atas prangko; jika penyakitnya adalah salah satu dari 16 atau lebih sehingga cap dapat mengenali, itu akan berubah warna sesuai dengan kesengsaraan. Kemudian petugas kesehatan, atau bahkan pasien, dapat mengambil gambar prangko dengan ponsel. Gambar dapat dikirim ke dokter atau laboratorium; suatu hari suatu program komputer memungkinkan ponsel itu sendiri untuk membuat diagnosis sementara.
“Untuk mengobati penyakit, Anda harus terlebih dahulu tahu apa yang Anda obati — itu diagnosa — dan kemudian Anda harus melakukan sesuatu, ” kata Whitesides dalam pidato standar yang diberikannya tentang teknologi. “Jadi program yang kami libatkan adalah sesuatu yang kami sebut diagnostik untuk semua, atau diagnostik tanpa biaya. Bagaimana Anda memberikan informasi yang relevan secara medis sedekat mungkin dengan nol biaya? Bagaimana Anda melakukannya?"
Anda mulai dengan kertas, katanya. Itu tidak mahal. Ini penyerap. Warnanya mudah. Untuk mengubah kertas menjadi alat diagnostik, Whitesides menjalankannya melalui printer lilin. Printer melelehkan lilin ke kertas untuk membuat saluran dengan molekul ukuran nanometer di ujungnya. Molekul-molekul ini bereaksi dengan zat-zat dalam cairan tubuh. Cairan “mendistribusikan dirinya ke berbagai sumur, atau lubang, dan mengubah warna, ” Whitesides menjelaskan. Pikirkan tes kehamilan. Perangko yang berubah biru di satu sudut, misalnya, mungkin mengungkapkan satu diagnosis; pola warna lain akan mendiagnosis yang lain. Biaya untuk menghasilkan perangko diagnostik adalah 10 sen, dan Whitesides berharap membuatnya lebih murah. Hampir semua ponsel canggih dengan kamera dapat diprogram untuk memproses gambar cap.
"Whitesides melakukan pekerjaan brilian ini secara harfiah menggunakan kertas, " kata Bill Gates dua tahun lalu. "Dan, Anda tahu, itu sangat murah dan sangat sederhana, itu sebenarnya bisa keluar dan membantu pasien dengan cara yang dalam ini." Murah dan sederhana: Rencana Whitesides tepatnya. Dia membentuk kelompok nirlaba, Diagnostics for All, untuk membawa teknologi ke negara-negara berkembang. Yayasan Bill & Melinda Gates berinvestasi dalam teknologi untuk mengukur fungsi hati, sebuah tes yang diperlukan untuk memastikan obat AIDS dan TBC yang kuat tidak merusak salah satu organ tubuh yang paling penting. Saat ini, menguji fungsi hati di bagian dunia yang terisolasi umumnya terlalu mahal atau terlalu sulit secara logistik, atau keduanya. Cap Whitesides juga sedang dikembangkan untuk menentukan penyebab demam yang tidak diketahui asalnya dan mengidentifikasi infeksi. Sebuah prototipe stempel fungsi hati sedang diuji di laboratorium, dan hasil awal, kata Whitesides, lebih dari menjanjikan. Chip akan mulai menjalani pengujian lapangan akhir tahun ini.
Berjalan melintasi panggung di Boston — acara berbahasa rumahan yang jarang — Whitesides, dalam topi nelayannya, menjabarkan visinya tentang bagaimana penemuan itu akan digunakan, kadang-kadang di tempat-tempat yang tidak memiliki hukum: “Pandangan saya tentang pekerja perawatan kesehatan di masa depan tidak seorang dokter, tetapi seorang anak berusia 18 tahun, yang menganggur, yang memiliki dua hal. Dia memiliki tas punggung yang penuh dengan tes-tes ini, dan pisau untuk sesekali mengambil sampel darah, dan AK-47. Dan ini adalah hal-hal yang membuatnya melalui zamannya. ”
Ini adalah solusi sederhana untuk situasi yang rumit, di tempat yang jauh dari Harvard, tetapi mengerjakan stempel lab adalah tempat yang diinginkan Whitesides. "Apa yang ingin saya lakukan adalah menyelesaikan masalah, " katanya, kembali ke labnya, memegang labnya di atas sebuah chip. “Dan jika nano adalah cara yang tepat untuk menyelesaikan masalah, aku akan menggunakannya. Jika ada cara lain yang benar, saya akan menggunakannya. Saya bukan fanatik untuk nanoteknologi. Saya sebenarnya bukan fanatik untuk apa pun. ”Kecuali, artinya, membawa makna pada hal-hal yang bahkan tidak dapat dilihat oleh siapa pun. Karyanya bisa mendorong arsitektur nanoteknologi yang sangat kecil ke dalam arsitektur kehidupan sehari-hari.
Michael Rosenwald menulis tentang pencarian virus influenza baru untuk Smithsonian edisi Januari 2006.
Pada skala yang sangat kecil, bahan yang paling umum "ternyata sangat asing, " kata George Whitesides, yang memegang prototipe chip diagnostik. (Foto Paula Lerner / Aurora) 
Polimer daun beberapa ribu nanometer panjang membungkus bahkan lebih kecil bola polimer. (Felice C. Frankel) 
Karbon nanotube, ditampilkan dalam model yang dihasilkan komputer, adalah bahan terkuat dan kaku yang pernah dibuat — meskipun atom karbon tabung disatukan oleh jenis ikatan kimia yang ditemukan dalam pensil. (Felice C. Frankel) 
Struktur skala nano aneh yang disebut "titik kuantum" memancarkan cahaya berwarna dan tidak pudar. Yang ditunjukkan di sini adalah titik-titik kuantum yang mewarnai struktur dalam sel. (Felice C. Frankel) 
Sederhana dan murah adalah yang Whitesides inginkan dari penemuan nanoteknologi-nya. Lab ini pada stempel kertas dapat digunakan untuk menguji fungsi hati. (Foto Paula Lerner / Aurora) 
Meskipun ada kekacauan di labnya, "kami terbiasa membuat struktur dengan skala skala nanometer, dan mengetahui di mana setiap atom berada, " kata Whitesides, yang ditunjukkan di sini berdiri bersama ilmuwan pengembangan produk Patrick Beattie. "Itulah yang kita lakukan untuk mencari nafkah." (Foto Paula Lerner / Aurora)
