bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Saat ini penggunaan magnetic nanopartickles (MNPs) sebagai perangkat
elektronik semakin banyak diminati, hal ini didasarkan pada keunikan sifat
kemagnetan yang dimilikinya. Bahan magnetik berukuran nano secara umum
sangat berguna untuk beragam aplikasi di berbagai bidang seperti perangkat
telekomunikasi, biomedis, biosensor, pengobatan kanker dll. Salah satu
nanopartikel magnetik yang sering digunakan yaitu Manganese Ferrit (MnFe2O4)
yang digolongkan sebagai ferrit lunak. Spesifikasi penggunaannya dalam
perangkat elektronik seperti pada media penyimpanan data, chip memori
komputer dan bidang biomedis sebagai drug delivery, hal ini dikarenakan
MnFe2O4 memiliki anisotropik magnetik yang rendah pada suhu kamar, dimana
pada suhu kamar, energi thermalnya akan
menghalangi kembalinya energi
anisotropik untuk berada pada statenya yang terendah. Kondisi ini akan
memunculkan sifat superparamagnetik yang sangat berguna pada alat-alat yang
sudah disebutkan sebelumnya.
Dalam mensintesis material ini telah dikembangkan berbagai macam
metode di antaranya: metode sol-gel, flash combustion, sitrat, keramik,
kopresipitasi, solid state dan metode lainnya (Ahmed dkk, 2008). Di antara
metode tersebut, metode kopresipitasi merupakan metode yang cukup efektif dan
relatif sederhana dibanding metode lainnya. Hal ini dikarenakan metode
kopresipitasi dalam prosesnya menggunakan suhu rendah dan mudah untuk
mengontrol ukuran partikel sehingga waktu yang dibutuhkan relatif lebih singkat.
Produk dari metode ini memiliki ukuran partikel yang lebih kecil dan lebih
homogen daripada metoda solid state dan ukuran partikel yang lebih besar dari
pada metode sol-gel.
1
2
Karena ukuran nanopartikel menjadi salah satu kunci masalah dalam ruang
lingkup sintesis maka perlu dilakukan modifikasi dan pengontrolan terhadap
distribusi ukurannya agar diperoleh keseragaman ukuran. Salah satu zat yang
dapat dipakai untuk membentuk dan sekaligus mengontrol ukuran dan struktur
pori dari partikel adalah polyethylene glicol (PEG). Penelitian ini digunakan
PEG-4000. Penggunaan PEG ini bertujuan untuk menambah dispersibilitas,
biokompabilitas dan stabilitas kimia nanopartikel yang diperoleh yakni MnFe 2O4,
yang merupakan material sentral dalam penelitian ini.
Penelitian ini akan mengkaji nanopartikel MnFe2O4, yang akan diteliti
dengan menggunakan metode kopresipitasi. Pada penelitian sebelumnya, Setiadi
dkk (2013) telah berhasil melakukan penelitian dengan mensintesis nanopartikel
CoFe2O4 dengan metode kopresipitasi. Maka sebagai variasi kajian, nanopartikel
MnFe2O4 dipilih karena mempunyai sifat superparamagnetik pada ukuran yang
hampir sama seperti yang dimiliki CoFe2O4 namun memiliki resistivitas yang jauh
lebih rendah dari CoFe2O4. Selain itu dengan kemampuan biokompabilitas yang
dimilikinya (Tomsdorf dkk, 2007), menyebabkan
nanopartikel magnetik
MnFe2O4 banyak digunakan dalam berbagai bidang biomedis jika dibandingkn
dengan Fe3O4, γ-Fe2O3, CoFe2O4, dan NiFe2O4.
Sedangkan Sam dkk (2011) telah melakukan penelitian dengan untuk dua
metode yakni, kopresipitasi dan
flash combustion, dan hasilnya didapatkan
variasi ukuran yang jauh lebih kecil. Untuk itu dalam penelitian ini akan dikaji
lebih mendalam tentang hubungan antara ukuran butir terhadap sifat kemagnetan
material dengan memvariasikan parameter-parameter sintesis seperti yang
dilakukan oleh Setiadi dkk ( 2013) dengan material yang berbeda yakni CoFe2O4,
demi mendapatkan sifat nanopartikel MnFe2O4 yang lebih efektif dan berkualitas
dalam pengaplikasiannya.
1.2
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang dilatarbelakangi oleh penelitian ini adalah:
a.
Bagaimana pengaruh variasi parameter sintesis (suhu, konsentrasi NaOH,
durasi pengadukan) terhadap struktur kristal dan ukuran butir nanopartikel.
3
b.
Bagaimana cara menentukan pengaruh ukuran butir dan derajat
kristalinitas terhadap sifat kemagnetan nanopartikel hasil sintesis.
c.
Bagaimana melakukan fungsionalisasi nanopartikel MnFe2O4 dengan
PEG-4000 beserta studi sifatnya.
1.3
Batasan Masalah
Penelitian ini akan dibatasi hanya tentang pengkajian
parameter sintesis yakni pada
hubungan
suhu (27°C, 50°C, dan 80°C), konsentrasi
NaOH (1,5, 5, dan 10 M) , dan durasi pengadukan ( 90, 120 dan 150 menit)
terhadap karakteristik nanopartikel MnFe2O4 yang meliputi ukuran butir
partikel dan struktur kristalnya, serta analisis hubungan distribusi ukuran butir,
kristalinitas nanopartikel dan kehadiran fasa pengotor α-Fe2O4 (hematite) pada
nanopartikel MnFe2O4 yang dihasilkan dari variasi parameter sintesis terhadap
sifat kemagnetannya. Fungsionalisasi nanopartikel MnFe2O4 juga akan dikaji
dengan memodifikasi MnFe2O4 dengan PEG-4000.
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
a.
Menentukan pengaruh parameter sintesis (suhu, konsentrasi NaOH, durasi
pengadukan) terhadap struktur kristal dan ukuran butir nanopartikel.
b.
Menentukan karakteristik kemagnetan nanopartikel MnFe2O4
hasil
sintesis dan ketergantungannya terhadap ukuran butir dan kristalinitasnya.
c.
Melakukan fungsionalisasi nanopartikel MnFe2O4 dengan PEG-4000
disertai analisa terhadap sifatnya.
1.5
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan untuk:
a.
Memberikan informasi tentang ukuran butir dan sifat kemagnetan
(Magnetic Saturation, koersivitas) nanopartikel MnFe2O4 yang dapat
digunakan sebagai bahan purifikasi, penghantaran obat (drug delivery),
pengobatan kanker dll.
4
b.
Memberikan
informasi
tentang
pengontrolan
butir
disertai
sifat
kemagnetannya
c.
Dapat digunakan sebagai
rujukan dalam penelitian lanjutan, demi
pengembangan nanoparikel sintesis MnFe2O4.
1.6
Sistematika Penulisan
Penulisan thesis ini dibagi menjadi 6 bagian, yaitu: pendahuluan, tinjauan
pustaka, dasar teori, metode penelitian, hasil dan pembahasan, kesimpulan dan
saran serta lampiran.
a.
Bab I merupakan pendahuluan yang menjelaskan latar belakang
dilakukannya penelitian mengenai sintesis dan karakterisasi sifat
kemagnetan nanopartikel MnFe2O4 beserta fungsionalisasi dengan PEG4000, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika
penulisan tesis.
b.
Bab II berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang penelitian
sebelumnya
yang
berhubungan
dengan
kajian
MnFe2O4
dan
fungsionalisasi nanopartikel dengan PEG.
c.
Bab III berisi dasar teori yang berkaitan dengan terminologi sifat
kemagnetan, jenis-jenis sifat magnetik pada material, nanopartikel
magnetik
dan
sifat
superparamagnetik,
metode
sintesis
dengan
kopresipitasi, sifat-sifat MnFe2O4, PEG dan karakterisasi material.
d.
Bab IV menjelaskan metode penelitian yang mencakup alat dan bahan
yang digunakan dalam mensintesis MnFe2O4, langkah-langkah kerja yang
dilakukan dalam penelitian serta teknik pengolahan datanya.
e.
Bab V memperlihatkan hasil yang diperoleh dari setiap proses penelitian
dan pembahasannya.
f.
Bab VI memaparkan kesimpulan dari hasil eksperimen dan saran untuk
penelitian di masa mendatang.
Daftar pustaka mencantumkan seluruh pustaka yang menjadi acuan dan
lampiran berisi data-data yang diperoleh dalam penelitian.