Dalam ilmu nanoteknologi, baik struktur dua dimensi (2D) maupun tiga dimensi (3D) memiliki aplikasi penting, tetapi struktur dua dimensi (2D) lebih sering digunakan dalam banyak penelitian dan aplikasi praktis.
1. Struktur Dua Dimensi (2D)
Struktur 2D hanya memiliki dua dimensi, yaitu panjang dan lebar, dengan ketebalan yang sangat tipis (dalam skala nanometer). Contoh yang paling terkenal dari material 2D adalah grafena, yang terdiri dari satu lapisan atom karbon terikat dalam pola heksagonal. Material 2D seringkali memiliki sifat yang sangat berbeda dibandingkan dengan bentuk bulk mereka. Sebagai contoh, grafena memiliki konduktivitas listrik yang sangat tinggi, kekuatan mekanik yang luar biasa, dan sifat optik yang unik. Ketebalan material yang hanya beberapa atom menjadikannya sangat menarik untuk aplikasi elektronik, optik, dan material komposit. Serta material 2D digunakan dalam berbagai aplikasi seperti elektronik fleksibel, sensor (untuk deteksi gas atau bahan kimia), baterai dan superkapasitor (untuk penyimpanan energi), serta komposit ringan dan kuat. Salah satu contoh lainnya adalah diksi 2D seperti tungsten disulfida (WS2) atau molibdenum disulfida (MoS2), yang juga digunakan dalam aplikasi semikonduktor dan fotonik.
Kelebihannya yaitu konduktivitas tinggi dan fleksibilitas, ukuran yang sangat kecil dan tingkat pengontrolan atomik yang tinggi, serta memungkinkan pembuatan perangkat yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien.
2. Struktur Tiga Dimensi (3D)
Struktur 3D dalam nanoteknologi melibatkan material yang memiliki tiga dimensi, yaitu panjang, lebar, dan tinggi, yang bisa berukuran dalam skala nanometer, meskipun dimensi ketiganya lebih besar dari struktur 2D. Nanopartikel, nanokomposit, dan nanostruktur bertingkat adalah contoh dari material 3D. Material 3D sering digunakan karena kemampuan mereka untuk memiliki sifat fisik yang dipengaruhi oleh interaksi antar lapisan atau antarmolekul. Mereka bisa menawarkan stabilitas struktural, ketahanan terhadap keausan, atau ketahanan terhadap suhu tinggi. Serta nanostruktur 3D digunakan dalam penghantaran obat, sensor 3D, pencitraan medis, dan bahan komposit yang membutuhkan kekuatan atau ketahanan terhadap tekanan. Mereka juga digunakan dalam perangkat energi, seperti sel surya dan baterai, serta dalam katalis untuk reaksi kimia yang lebih efisien.
Kelebihannya yaitu lebih baik dalam penyimpanan energi (misalnya, dalam baterai dan superkapasitor), serta memiliki ketahanan struktural yang lebih baik.