Gelombang Inovasi dalam Dunia Riset: Mengapa Semua Mata Tertuju pada Teknologi Ultrasonik Batang

Jatinangor - Dalam lanskap penelitian modern yang semakin kompleks, kebutuhan akan metode yang cepat, presisi, dan minim limbah menjadi semakin mendesak. Di tengah tuntutan tersebut, satu teknologi mulai mencuri perhatian para peneliti dan praktisi laboratorium: ultrasonik batang. Lebih dari sekadar alat bantu, teknologi ini menawarkan terobosan nyata dibandingkan perangkat ultrasonik konvensional seperti ultrasonic bath—dengan efisiensi dan efektivitas yang mampu mengubah cara kerja di laboratorium secara fundamental.

Tren Baru dalam Laboratorium: Meningkatnya Ketergantungan pada Teknologi Ultrasonik Batang

Seiring meningkatnya kompleksitas riset di bidang kimia, bioteknologi, hingga ilmu material, para peneliti global kini menghadapi tekanan untuk menghasilkan data dengan akurasi tinggi dalam waktu yang lebih singkat. Salah satu tren yang mencolok dalam dekade terakhir adalah meningkatnya adopsi teknologi ultrasonik, khususnya ultrasonik batang, dalam proses-proses krusial seperti ekstraksi, homogenisasi, hingga degradasi partikel.

Berdasarkan data yang dipublikasikan dalam laporan tren global oleh ScienceDirect (2023), permintaan global terhadap perangkat sonikasi bertipe probe meningkat lebih dari 40% dibandingkan metode ultrasonik bath dalam aplikasi riset molekuler. Hal ini tak lepas dari pergeseran fokus riset menuju metode yang efisien energi dan berorientasi pada presisi tinggi. Ultrasonik batang—dikenal juga sebagai probe-type sonicator—merupakan alat yang menggunakan gelombang ultrasonik berfrekuensi tinggi yang dihantarkan langsung ke dalam sampel melalui sebuah sonotrode berbahan logam. Getaran ini menciptakan fenomena kavitasi akustik, yaitu terbentuknya gelembung mikro yang meledak secara cepat dan intens, menghasilkan tekanan lokal tinggi serta suhu ekstrem dalam skala mikro. Efek inilah yang memungkinkan berbagai proses fisik dan kimia terjadi secara lebih cepat dan merata.

Alat Ultrasonik Batang di Finder Unpad

“Ultrasonic batang memiliki waktu pemrosesan yang lebih cepat dalam mengolah sampel dibandingkan ultrasonik bath” Ujar Regi Koesmayanti, Manager Layanan di Finder U-CoE.

Keunggulan metode ini tidak hanya terletak pada efisiensi waktu, tetapi juga pada konsistensi hasil. Di tahun 2021, penelitian oleh Vyas et al. menegaskan bahwa intensitas kavitasi dari ultrasonik batang mencapai densitas energi hingga 20.000 W/L, jauh melampaui ultrasonik bath yang berkisar pada 20–40 W/L. Temuan ini menandakan keunggulan signifikan dari aspek efisiensi energi dan transfer daya langsung ke dalam cairan.

Prinsip Kerja Ultrasonik Batang: Gelombang Akustik untuk Efisiensi Maksimal

Ultrasonik batang bekerja berdasarkan prinsip transmisi gelombang ultrasonik frekuensi tinggi yang langsung disalurkan ke dalam sampel melalui sebuah sonotrode — batang logam khusus yang berfungsi sebagai pemancar getaran. Gelombang yang digunakan umumnya berada pada rentang frekuensi 20 kHz hingga 40 kHz, termasuk dalam kategori gelombang suara dengan frekuensi di atas batas pendengaran manusia.

Ketika sonotrode bergetar dengan frekuensi tersebut, gelombang akustik ini menembus medium cair atau semi-padat, menciptakan fenomena kavitasi akustik. Proses ini melibatkan pembentukan, pertumbuhan, dan ledakan gelembung mikro udara atau gas yang ada di dalam medium. Ledakan gelembung ini menghasilkan tekanan dan suhu yang sangat tinggi pada skala mikro—dengan suhu mencapai ribuan derajat Celsius dan tekanan hingga ribuan atmosfer—meski hanya berlangsung dalam waktu sangat singkat.

Skema Pemrosesan Sampel oleh Ultrasonik Batang (Zhao et al., 2020)

Fenomena kavitasi inilah yang menjadi kunci efektivitas ultrasonik batang. Tekanan tinggi dan turbulensi lokal mempercepat reaksi kimia, memecah partikel, atau meningkatkan penetrasi zat ke dalam matriks sampel. Karena getaran langsung disalurkan melalui sonotrode, energi ultrasonik dapat difokuskan secara optimal, berbeda dengan ultrasonik bath yang gelombangnya menyebar dan melemah saat menembus medium perantara.

Selain frekuensi, variabel lain yang berpengaruh adalah amplitudo getaran sonotrode dan durasi sonikasi, yang dapat diatur sesuai kebutuhan penelitian atau proses industri. Pengaturan parameter ini memungkinkan ultrasonik batang menyesuaikan intensitas energi yang diberikan demi hasil yang maksimal tanpa merusak sampel.

Menembus Batas Laboratorium: Aplikasi Ultrasonik Batang di Berbagai Industri

Teknologi ultrasonik batang kini telah melampaui fungsi sebagai alat bantu laboratorium sederhana dan berkembang menjadi komponen penting dalam berbagai proses produksi industri yang memerlukan presisi tinggi. Dengan kemampuan mentransmisikan gelombang akustik secara langsung melalui sonotrode ke dalam medium cair, teknologi ini memungkinkan terjadinya proses fisikokimia dengan intensitas lebih besar dan waktu yang lebih singkat, menjadikannya solusi lintas disiplin yang terus mengalami inovasi.

Dalam industri makanan, teknologi ultrasonik digunakan untuk ekstraksi senyawa bioaktif, penghancuran dinding sel, serta homogenisasi larutan. Sebagai contoh, penelitian oleh Chemat et al. (2017) menunjukkan bahwa ultrasonik meningkatkan efisiensi ekstraksi polifenol dan flavonoid dari bahan alami sekaligus mengurangi kebutuhan pelarut kimia berbahaya, sehingga lebih ramah lingkungan.

Di bidang farmasi, teknologi ini berperan dalam meningkatkan kelarutan obat, mengurangi ukuran partikel hingga skala nano, dan mempercepat proses formulasi. Mason et al. (2016) mengemukakan bahwa sonikasi langsung menghasilkan partikel yang lebih homogen dan meningkatkan bioavailabilitas zat aktif dibandingkan metode tradisional, sehingga mempercepat pengembangan produk farmasi.

Selain itu, dalam sektor lingkungan dan energi, ultrasonik batang efektif digunakan untuk degradasi limbah organik dan pemecahan mikroplastik. Gogate dan Pandit (2021) menyoroti peran teknologi ini dalam proses advanced oxidation dan sonocatalysis, di mana kavitasi akustik memicu reaksi degradasi polutan beracun dalam air limbah pada konsentrasi sangat rendah. Proses ini menciptakan kondisi mikroledakan yang mempercepat reaksi kimia tanpa memerlukan suhu atau tekanan tinggi, sebuah kemajuan penting dalam pengolahan limbah yang berkelanjutan.

Dalam ranah material dan nanoteknologi, ultrasonik batang digunakan untuk mendispersikan aglomerat nanopartikel, memproduksi emulsi nano, serta memodifikasi permukaan material. Suslick (2019) menjelaskan bahwa efek mekanokimia dari sonikasi dapat membentuk permukaan baru pada partikel logam melalui tumbukan mikro yang tidak bisa dicapai dengan metode mekanis konvensional.

Dari skala laboratorium hingga produksi massal, teknologi ultrasonik batang tidak hanya mempercepat proses, tetapi juga mengurangi konsumsi energi dan penggunaan bahan kimia tambahan, dua aspek penting dalam mendukung keberlanjutan dan efisiensi biaya industri modern (Chemat et al., 2017; Suslick, 2019).

Layanan Ultrasonik Batang dari Finder

Finder, sebagai perusahaan inovatif di bidang teknologi, menawarkan layanan ultrasonik batang yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan penelitian modern. Dengan teknologi canggih dan tim ahli yang berpengalaman, Finder menyediakan solusi ultrasonik yang efisien dan andal untuk berbagai aplikasi penelitian dan industri.

Layanan ultrasonik batang dari Finder tidak hanya menawarkan efisiensi tinggi dan hasil yang konsisten, tetapi juga fleksibilitas dalam berbagai aplikasi, dari skala laboratorium hingga produksi industri. Dengan pendekatan yang ramah lingkungan, teknologi ini mengurangi kebutuhan akan bahan kimia agresif dan energi tinggi, mendukung praktik penelitian yang berkelanjutan.

Referensi yang digunakan :

Chemat, F., Rombaut, N., Sicaire, A.G., Meullemiestre, A., Fabiano-Tixier, A.S., & Abert-Vian, M. (2017). Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, 34, 540-560.

Gogate, P.R., & Pandit, A.B. (2021). A review of imperative technologies for wastewater treatment I: oxidation technologies at ambient conditions. Advances in Environmental Research, 8(3), 501-551.

Mason, T.J., Paniwnyk, L., & Lorimer, J.P. (2016). The uses of ultrasound in food technology. Ultrasonics Sonochemistry, 3(3), S253-S260.

Suslick, K.S. (2019). Sonochemistry. Science, 247(4949), 1439-1445.

Vyas, S., Kumar, A., & Singh, P. (2021). High-intensity ultrasonic cavitation: A comparative study of probe and bath sonicators for enhanced process efficiency. Ultrasonics Sonochemistry, 70, 105309

Zhao, J., Vanderburgt, S., Santos, R. M., & Chiang, Y. W. (2020). Process Intensification of Dichlorodiphenyltrichloroethane Detection Methods for Determining Trace Concentrations in Soils. Sustainable Chemistry, 1(1), 63–74

---

Artikel dapat diakses di laman X kami

Artikel dapat diakses di laman LinkedIn kami