1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Teknologi

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi nanopartikel magnetik saat ini telah banyak dikembangkan karena
memiliki sifat superparamagnetik.
Nanopartikel magnetik memiliki kelebihan
dimana sifat kemagnetannya dapat diubah-ubah melalui modifikasi permukaan
partikel, pengontrolan ukuran butir partikel, dan dapat mengetahui interaksi momen
antar partikel. Nanopartikel magnetik dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang
seperti biomedis, biosensor, dan diagnosa medis. Dalam bidang teknologi, spesifik
penggunaan nanopartikel magnetik untuk perangkat elektronik seperti pada media
penyimpanan data, chip memori komputer dan bidang biomedis sebagai aplikasi
pengobatan hipetermia (Kim dkk, 2010).
Nanopartikel magnetik yang saat ini banyak diteliti adalah nanopartikel
ferrite. Hal ini disebabkan nanopartikel ferrite memiliki keunggulan dibandingkan
dengan bahan lainnya. Keunggulan nanopartikel ferrite antara lain mudah
termagnetisasi, memiliki koersifitas rendah, serta energi anisotropinya yang rendah.
Nanopartikel ferrite berperan penting dalam bidang bioteknologi dan biomedis.
Nanopartikel ferrite telah digunakan sebagai drug delivery, sensor biomolekuler,
separasi biomolekul dan purifikasi.
Nanopartikel ferrite juga digunakan untuk
pencitraan secara in vivo dan terapi hipertermia. Kontrol terhadap komposisi partikel
dan fungsionalisasi permukaan sangat penting untuk dipahami agar teknologi
nanopartikel ferrite dapat diaplikasikan (Nakhjavan, 2011).
Jenis nanopartikel magnetik saat ini yang banyak menarik perhatian peneliti
adalah zinc ferrite (ZnFe2O4).
Hal ini disebabkan ZnFe2O4 memiliki sifat soft-
magnetic dan memiliki struktur spinel normal dengan ion Zn2+ menempati bagian
tetrahedral dan ion Fe3+ menempati bagian oktahedral (Tung dkk, 2002). ZnFe2O4
yang berukuran bulk
pada suhu 10 oK menunjukkan
1
sifat antiferomegnetik.
2
ZnFe2O4 yang berukuran bulk akan bersifat paramagnetik pada suhu yang lebih
tinggi.
ZnFe2O4 yang berukuran nano memiliki sifat superparamagnetik. Sifat
superparamagnetik merupakan sifat material nanopartikel magnetik yang memiliki
magnetisasi sangat tinggi saat diberikan medan magnetik luar, namun ketika tidak
ada medan magnet luar maka nilai magnetisasi rata-ratanya menjadi nol.
Nanopartikel ZnFe2O4 berpotensi untuk diaplikasikan dalam bidang medis
berdasarkan sifat-sifat yang dimilikinya, diantaranya dapat digunakan sebagai
radiosensitizers dalam terapi kanker, serta mampu dipisahkan dari lingkungan sel
kanker dengan menggunakan medan magnet luar setelah radiotherapy (Meidanchi
dan Akavan, 2014).
Proses fabrikasi dilakukan untuk mengontrol ukuran butir
partikel dengan sintesis nanopartikel melalui metode kopresipitasi. Metode
kopresipitasi dipilih karena prosedurnya yang relatif sederhana dan menghasilkan
distribusi ukuran butir yang relatif kecil. Selain itu metode ini juga dapat dilakukan
dalam kondisi suhu ruang (Lu dkk, 2007).
Nanopartikel ZnFe2O4 memiliki beberapa kekurangan diantaranya mudah
teroksidasi dan mudah teraglomerasi, sehingga perlu dilakukan modifikasi untuk
mengatasi masalah tersebut dengan melakukan enkapsulsi. Enkapsulasi nanopartikel
magnetik dapat menggunakan molekul inorganic/organic, silika dan polimer. Salah
satu bahan yang digunakan sebagai modifikasi adalah silika. Silika merupakan bahan
enkapsulasi yang paling sering digunakan karena sifat biokompatibilitasnya (Umut,
2013).
Coskun dan Kormaz (2014) menyatakan bahwa pengaruh ZnFe2O4 yang
dienkapsulasi dengan silika dapat mengurangi aglomerasi, tetapi memiliki
kekurangan sebab menggunakan bahan TEOS (tetraethoxysilane) yang bersifat racun,
tidak ramah lingkungan dan harganya mahal.
Dalam penelitan ini nanopartikel ZnFe2O4 menggunakan perkusor silika yang
berbeda yaitu Na2SiO3 (sodium silicate sollution). Prekusor ini memiliki kelebihan
diantaranya tidak bersifat racun, ramah lingkungan dan harganya ekonomis. Untuk
melihat apakah terjadi ikatan antara Na2SiO3 dan ZnFe2O4 maka peneliti tertarik
3
untuk mengkaji ikatan antara kedua unsur senyawa tersebut dengan cara menganalisa
gugus fungsinya.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana
cara
melakukan
sintesis
nanopartikel
ZnFe2O4
yang
dienkapsulasi dengan silika?
2. Bagaimana mekanisme ikatan dan gugus fungsi nanopartikel ZnFe2O4 yang
dienkapsulasi silika?
1.3 Batasan Penelitian
Penelitian ini akan dibatasi hanya pada pelapisan nanopartikel ZnFe2O4
dan analisis gugus fungsi pada pengaruh variasi konsentrasi silika 5%, 10%, 15%,
20%, 30% dan 50%. Ukuran butir, struktur kristal, gugus fungsi dan morfologi
menggunakan uji XRD, TEM dan FTIR.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendapatkan nanopartikel ZnFe2O4 yang dienkapsulasi dengan silika.
2. Menganalisa
ikatan
dan
gugus
fungsi
nanopartikel
ZnFe2O4 yang
dienkapsulasi dengan silika.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dalam penelitian ini adalah:
1. Dapat digunakan dalam berbagai aplikasi biomedis, teknologi, dan ilmu
pengetahuan.
2. Dapat dipakai sebagai acuan dalam penelitian selanjutnya maupun dalam
pengembangan aplikasinya.
1.6 Sistematika Penelitian
Penulisan tesis dilakukan setelah pengolahan data dan hasil dari penelitian ini
diketahui sehingga dalam tulisan dapat dijabarkan segala hal yang terjadi dalam
penelitian baik itu proses dan hasil maupun kesimpulan dari tujuan penelitian ini.
4
Tesis akan ditulis dalam enam bab, yaitu: pendahuluan, tinjauan pustaka, dasar
teori, metode penelitian, hasil dan pembahasan, kesimpulan dan saran; ditambahkan
dengan daftar pustaksa dan lampiran.
Bab I merupakan pendahuluan yang menjelaskan latar belakang dilakukan
dalam penelitian mengenai enkapsulasi nanopartikel ZnFe2O4 dengan menggunakan
silika, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan
tesis. Bab II berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang penelitian sebelumnya
yang berhubungan dengan kopresipitasi nanopartikel ZnFe2O4 dan setelah
dienkapsulasi dengan silika.
Bab III berisi dasar teori yang berkaitan dengan metode kopresipitasi
nanopartikel ZnFe2O4 setelah dienkapsulasi dengan silika dan karakterisasi material.
Bab IV menjelaskan metode penelitian yang mencakup alat dan bahan yang
digunakan dalam preparasi ZnFe2O4, langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam
penelitian, serta teknik pengolahan data yang digunakan.
Bab V berisi tentang hasil yang diperoleh dari setiap kegiatan penelitian
berikut pembahasannya.
Bab VI merupakan kesimpulan dari hasil penelitian yang dilakukan dan saran
bagi penelitian lain berikutnya.
Daftar pustaka berisi tentang seluruh pustaka yang diacu dalam penelitian ini,
sedangkan lampiran berisi data-data yang diperoleh dalam penelitian, teknis analisa
data dan dokumentasi penelitian.