Print this article
advertisement
Absorpsi dan Responsivitas Larutan Porphyrin Alam Hasil Isolasi dari Spirulina sebagai Bahan Material Photonics Agus Supriyanto1, Kusumandari1, Fahru Nurosyid1 dan Antik Erlina2 Abstrak: Telah dilakukan pengujian karakteristik absorpsi larutan porphyrin dan responsivitas cahaya. Larutan senyawa molekul porphyrin diisolasi dari mikroalgae spirulina. Pengujian fotokonduktivitas dalam kondisi gelap diperoleh -4 -1 -1 sekitar 0,9x10 ohm .cm sedangkan pada kondisi diberi intensitas radiasi 0,5 -2 -2 -2 -4 -1 W.m , 10 W.m dan 16 W.m diperoleh fotokonduktivitas sekitar 1,5x10 ohm -1 cm . Spektrum absorbansi larutan porphyrin mempunyai soret band sekitar 410 nm dan Q-band sekitar 660 nm. Dari hasil perhitungan responsivitas cahaya pada larutan porphyrins dengan panjang gelombang 410 nm dan 660 nm -2 mempunyai tanggapan cahaya yang baik yaitu sekitar 3,92x10 ampere/watt -2 dan 5,53x10 ampere/watt. Sedangkan pada panjang gelombang lainnya -9 diperoleh sekitar 1,39x10 ampere/watt. Hal ini cukup potensial bahwa material porphyrins alam dapat digunakan sebagai material photonics pada devais foto. Kata Kunci: Absorpsi, porphyrin, responsivitas, photonics. PENDAHULUAN organik sebagai bahan semikonduk- Perkembangan dalam teknologi fotodetektor elektronik tor mendapat perhatian khusus dari dan para peneliti karena optoelektronik semikonduktor terus penelitian berkembang ini. sebagai material elektronik maupun Dimana komunikasi fiber optik dan optoelektronik, antara lain field effect fotodetektor akan memegang peran- transsistor (FET) (Nakamura, 2004), an penting dimasa depan. Global organics market lewat situs resmi World (OLED) (Othman, 2006), dan sel Semiconductor surya pesat dewasa Trade Statistics dapat hasil-hasil light diaplikasikan emitting (Triyana, 2004). diodes Material (Elliot, 2006) melaporkan kebutuhan organik ini dikenal dengan sebutan pasar semikonduktor dan devais organic semiconductors. Dewasa ini terus pengembangan meningkat. Material semi- bahan konduktor anorganik seperti silikon, sebagai germanium dan paduannya masih mempunyai mendominasi diproduksi dan diaplikasikan sebagai bahan teknologi material organik peluang semikonduktor dan devais tersebut. devais Namun, optoelektronik. akhir-akhir ini material 1 mikroelektronik ) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Sebelas Maret Email: [email protected] 2 ) Staf Balai Besar Pengembangan Budidaya Air Payau, Jepara 141 semikonduktor dapat dan 142 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 5 No. 2, Agustus 2008 (141 – 147) Pengembangan teknologi Dalam studi penelitian ini sensitisasi dari bahan organik alam dikaji absorpsi dari material larutan menarik porphyrin yang di ekstrak dan di untuk dipelajari karena ketersediaan di alam yang melim- isolasi pah. Beberapa tahun terakhir ini, chromatography dari bahan alam beberapa peneliti seperti Charles, mikroalgae spirulina. Selain itu juga 2002 telah di ukur karakterisasi sifat listriknya mengembangkan pemamfaatan dan dengan menentukan fotokondukti- aplikasi dari material chlorophyll dan vitas dan responsivitas cahaya dari porphyrin untuk aplikasi fotodetektor, larutan porphyrin tersebut. Dari hasil sensor, katalis, solar cells, dan ini diharapkan dapat mengetahui optoelektronik. Molekul dyesensitizer karakteristik dari senyawa porphyrin merupakan bahan bahan spirulina, dan Chou, organik 2000 yang sangat dengan metoda dye organik sensitizer alam dan colomn dari mikroalgae potensi untuk menjanjikan untuk dijadikan bahan digunakan sebagai bahan fotonik pembuatan devais optoelektronik. dalam devais fotodetektor. Keunggulan dari bahan ini organik alam ini (molecular dengan berat weight) molekul yang kecil BAHAN DAN METODE Bahan yang digunakan mempunyai nilai koefisien serapan dalam isolasi porphyrin adalah dari yang tinggi. mikroalgae jenis spirulina. Bahan ini Porphyrin sebagai dyes sudah dalam bentuk serbuk yang sensitizer telah banyak dilakukan diperoleh dari sebagai Pengembangan Balai Besar material organik untuk pembuatan Payau, Jepara. Senyawa molekul organics light emitting diodes OLED porphyrin yang diisolasi dari bahan (Shimatani, 2005), dan sel surya. alam organik mikroalgae spirulina Porphyrin terlebih dahulu diekstrak dimana semikonduktor yang terdapat dalam Budidaya struktur Klorofil-a merupakan salah mikroalgae satu pigmen organik yang banyak bubuk digerus sampai halus dan dikaji dikarenakan berperan untuk dilarutkan mengkonversi matahari berbentuk bubur. Untuk melarutkan menjadi energi kimia dalam proses secara merata menggunakan vortek, fotosintesis di tumbuh-tumbuhan. kemudian energi spirulina Air sedikit berbentuk aseton ditambahkan hingga aseton Supriyanto, A., dkk, Absorpsi dan Responsivitas.............. 143 sebanyak 10 ml secara perlahan dan gradien dari V-I. Untuk menghitung disaring menggunakan whatman 42. nilai konduktivitas ditentukan oleh: Untuk mendapatkan isolasi porphyrin digunakan metoda colom chromatography, dimana larutan ekstrak mikroalgae spirulina dituangkan pada tabung colom yang telah di isi dengan silika gel. Secara Dimana probe larutan eluen. Larutan isolasi porphyrin yang berwana kehijauan dipisahkan dengan larutan -karoten berwarna kekuningan. Karakterisasi larutan porphyrin spektros-kopik sifat Spectrophoto-meter (cm) konduktivitas panjang dan A elektroda luas dari 2 penampang elektroda probe (cm ). Adapun pengukuran responsivitas diperoleh dengan diberikan cahaya pada panjang gelombang tertentu. Persamaan untuk menentu- sebagai berikut. menggunakan type 1601 L (1) kan besaran responsivitas diperoleh optik UV-Vis ................. sebagai ohm-1.cm-1, perlahan dituangkan dan didorong dengan 1 L R A PC. I ph P .................. (2) Sedangkan karakterisasi sifat listrik Dimana merupakan responsivitas diukur arus-tegangan (I-V) dalam cahaya (ampere/watt), Iph adalah kondisi terang arus foto (ampere) yang ditimbulkan menggunakan metoda konduktivitas akibat pengaruh cahaya dan P daya two point probe. Sumber tegangan optik masukan (watt). gelap dan menggunakan alat Keithley type 6517A. Dan kondisi terang HASIL DAN PEMBAHASAN menggunakan lampu halogen 100 Hasil karakterisasi sifat optik watt dengan variasi intensitas 0,5 dari ekstrak dan isolasi porphyrin -2 W.m , 10 W.m point -2 -2 dan 16 W.m . pada mikroalgae spirulina diperoleh Dari pengukuran dengan two bahwa puncak intensitas absorbansi probe hasil Keithley 6517 A ekstrak lebih tinggi diperoleh data tegangan (V) dan dibandingkan dengan hasil isolasi arus (I), kemudian dari data V-I colom tersebut dibuat plot grafik hubungan spektrum panjang gelombang hasil V-I. Resistansi (R) sebagai slope ekstrak chromatography. Namun melebar dengan puncak 144 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 5 No. 2, Agustus 2008 (141 – 147) spektrum panjang gelombang nm. Hasil spektrum tersebut nampak berada pada 410,5 nm; 504,5 nm; sesuai 534 nm; 559 nm ; 609 nm dan 666 porphyrin nm. Adapun spektrum absorbansi penelitian oleh Hargus, 2005. hasil isolasi porphyrin cukup tajam dengan tipikal spektrum telah dilakukan yang Spektrum bang si pada panjang gelombang 410 nm spirulina masih melebar dimungkin- dan 660 nm, Gambar 1. Sehingga kan masih terdapat senyawa - dapat dikatakan senyawa porphyrin karoten. Karena senyawa -karoten alam mempunya mempunyai soret band pada 410 nm dan Q band 660 ekstrak gelom- dengan puncak intensitas absorban- tersebut hasil panjang mikroalgae spektrum panjang gelombang di daerah 460 – 500 nm. 3 abs-chrom abs-ekstrak Absorbansi (a.u) 2.5 2 1.5 1 0.5 0 300 400 500 600 700 800 Panjang Gelombang (nm) Gambar 1. Spektrum absorbansi porphyrin alam Karaktersasi arus-tegangan (I- hasil karakterisasi I-V kondisi gelap V) dari larutan porphyrin yang di dan terang bahwa nampak kurva I-V isolasi porphyrin dari mikroalgae spirulina alam lebih keadaan menggunakan metoda two point diberi probe. Dan dilakukan dalam kondisi dibandingkan dengan hasil keadaan keadaan gelap dan terang. gelap, nampak dalam Gambar 2. Dari cahaya dalam meningkat Supriyanto, A., dkk, Absorpsi dan Responsivitas.............. 145 0.0025 kondisi gelap 0.5 W/m2 10 W/m2 16 W/m2 Arus (ampere) 0.002 0.0015 0.001 0.0005 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Tegangan (Volt) Gambar 2. Kurva I-V larutan porphyrin dengan diberi keadaan gelap, 0,5 W.m-2, 10W.m-2 dan 16 W.m-2 Dalam kondisi gelap resistansi sekitar 5640 ohm dan diperoleh nilai resistansi sebagai fotokonduktivitasnya sekitar 1,53x10-4 slope dan ohm-1.cm-1. Nampak ada peningkat- konduktivitasnya sekitar 0,98x10-4 an nilai konduktivitas ketika diberi ohm-1.cm-1. Untuk keadaan terang intensitas cahaya. Hal ini menunjuk- yang radiasi kan bahwa larutan porphyrin alam diperoleh nilai mempunyai respon terhadap cahaya resistansi sekitar 5698 ohm dan dan sifat dye sensitized yang cukup fotokonduktivitasnya sekitar 1,52x10-4 baik. sekitar diberi 8780 intensitas sebesar 0,5 W.m -1 ohm -2 -1 ohm .cm . Untuk keadaan terang yang diberi intensitas radiasi Pengukuran dari responsivitas cahaya pada larutan porphyrin sebesar 10 W.m-2 diperoleh nilai dengan berkas cahaya monokroma- resistansi sekitar 5688 ohm dan tik yang ditujukan pada larutan -4 porphyrin tersebut. Adapun berkas keadaan cahaya monokromatik mempunyai terang yang diberi intensitas radiasi panjang gelombang tertentu yang sebesar 16 W.m-2 diperoleh nilai sesuai dengan puncak absorbansi fotokonduktivitasnya sekitar 1,52x10 -1 -1 ohm .cm . Dan Untuk 146 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 5 No. 2, Agustus 2008 (141 – 147) yaitu sekitar 410 nm, 500 nm, 535 perhitungan responsivitas cahaya nm, 610 nm dan 660 nm. Hasil larutan porphyrin dalam Tabel 1. Tabel 1. Responsivitas cahaya pada porphyrin dengan berbagaipanjang gelombang Panjang Gelombang (nm) 410 Arus (mA) 2.17 Daya Optik Masukan (mWatt) 8,29 Responsivitas (ampere/watt) 3.92x10-2 500 1.63 17,56 1.39x10-2 535 1.79 14,63 1.83x10-2 610 1.66 4,87 5.10x10-2 660 1.08 2,92 5.53x10-2 Responsivitas cahaya pada dengan tipikal dari porphyrin yang panjang gelombang 410 nm dan 660 mempunyai soret band 410 nm dan nm cukup baik dengan masing- Q-band masing sekitar 3,92x10 watt 5,53x10-2 dan -2 ampere/ ampere/watt 660 nm. Hal ini juga ditunjukkan dengan cahaya pada panjang gelombang tersebut dibandingkan dengan cahaya pada mempunyai respon yang cukup baik panjang gelombang lainnya. Hal ini dibandingkan menunjukkan gelombang bahwa besarnya dengan panjang lainnya. Adapun sifat listrik responsivitas cahaya pada panjang karakterisasi gelombang tersebut sesuai dengan menunjukkan bahwa porphyrin hasil besarnya absorbansi dari sifat optik isolasi senyawa porphyrin. mempunyai sensitifitas yang tinggi spirulina dimana senyawa karakteristik porphyrin mempunyai nilai konduktivitas yang cukup signifikan KESIMPULAN Dari mikroalgae absorpsi alam yang untuk keadaan gelap dan terang. Hal ini menunjukkan bahwa diisolasi dari mikroalgae spirulina porphyrin dapat digunakan sebagai dengan material menggunakan metoda dye-sensitizer dan colom chromatography menunjukkan berpotensi untuk digunakan sebagai bahwa bahan spektrum absorbansi terhadap panjang gelombang sesuai fotonik optoelektronik. dalam devais Supriyanto, A., dkk, Absorpsi dan Responsivitas.............. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih pada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, karena penelitian ini terealisasi atas dukungan dana yang dibiayai oleh dari Hibah Bersaing XII, dengan nomor kontrak 017/SP2H/PP/DP2M/III/2008. DAFTAR PUSTAKA Charles Michael Drain, Joeseph T. Hupp, Kenneth S. Suslick, Michael R. Wasielewski, Xin Chen, 2002, A perspective on four new porphyrin-based functional materials and devices, J. Porphyrins Phthalocyanines; p: 243-254 Chou J-H, Kosal ME, Nalwa HS, Rakow NA and Suslick KS. 2000, In The Porphyrin Handbook, Vol. 6, Kadish KM,Smith KM, Guilard R. (Eds.), Academic Press: London,; p 43131. Elliott, J., WSTS, 2006, Projects 8.5 percent global semiconductor growth in 2006, http://www.wsts.org/plain/conten t/view/full/2076 (diakses, 2 Januari 2008) Hargus, J.A, 2005, Naturally-Derived Porphyrin and Chlorin Photosensitizer Photodynamics Theraphy, Lousiana State University. Thesis. 147 Nakamura, K, Musubu Ichikawa, Rei Fushiki, Taketomi Kamikawa1, Masamitsu Inoue, Toshiki Koyama and Yoshio Taniguchi, 2004, Organic Field-Effect Transistor of (Thiophene/Phenylene) CoOligomer Single Crystals with Bottom-Contact Configuration , Japanese Journal of Applied Physics Vol. 43, No. 1A/B, , pp. L100-L102 Othman, M. K, and Salleh, M.M , 2006, Effect of CuPc Buffer Layer on Blue Organic Light Emitting Diode (OLED) based on 4,4’-bis(2,2’diphenylvinyl)1,1’-biphenyl (DPVBi). Journal of Nanotechnology and its Applications Volume 1, Issue 3, November, , Pages 42–50. Shimatani, K, Hiroyuki Tajima,_ Takeshi Komino, Shingo Ikeda, Masaki Matsuda, Yoriko Ando, and Hidefumi Akiyama, 2005, The Electroluminescence Spectrum of Chlorophyll a, J.Chemistry Letters Vol.34, No.7 page(s) 948-949. Triyana, K., Yasuda, Fujita and Tsutsui, 2004 , Effects of Different Materials Used for Internal Floating Electrode on the Photovoltaic Properties of Tandem Type Organik Solar Cell , Jpn. J. Appl. Phys. 43, pp 2352.
