bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Permasalahan
Nanoteknologi adalah ilmu dan rekayasa dalam menciptakan material,
struktur fungsional, maupun piranti dalam skala nanometer. Perkembangan
nanoteknologi sendiri tidak terlepas dari riset mengenai material nano karena
material berukuran nano memiliki sejumlah sifat fisika dan kimia yang lebih
unggul dibandingkan material berukuran besar (bulk) (Sari dan Abraha, 2012).
Dalam pengembangannya, material nano diklasifikasikan menjadi tiga kategori
yaitu : material nano berdimensi nol (nanoparticle), material nano berdimensi satu
(nanowire), dan material nano berdimensi dua (thin films) (Fernandez, 2011).
Diantara material nano tersebut, nanopartikel merupakan suatu partikel yang
berukuran sekitar < 100 nm dan berbentuk bola dengan diameter 10 nm atau
kurang. Pada skala ini, sebagian kecil dari atom-atom partikel pada permukaan
memberikan sifat yang unik (Willard dkk, 2004). Karena sifatnya yang unik,
nanopartikelpun banyak diteliti.
Contoh dari nanopartikel adalah nanopartikel magnetik. Nanopartikel
magnetik merupakan material magnetik yang hanya memiliki satu domain
magnetik (single domain). Atas dasar tersebut, pengkajian partikel magnetik
berskala nanometer umumnya terbatas pada orde 1 hingga 100 nm (Guimaraes,
2009). Nanopartikel magnetik memiliki sifat fisis dan kimia yang bervariasi.
Sejumlah sifat tersebut dapat diubah-ubah melalui pengontrolan ukuran partikel,
pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan dan pengontrolan interaksi
antar partikel. Penggunaan nanopartikel magnetik semakin meningkat karena
bahannya multifungsi dan unik sehingga dapat diaplikasikan dalam berbagai
bidang, seperti kesehatan dan medis, pangan, kemasan pangan, lingkungan dan
lain-lain. Dalam bidang medis, nanopartikel dapat dimanfaatkan sebagai material
untuk kegunaan sistem pengangkutan obat-obatan (Drug Delivery System), MRI
(Magnetic Resonance Imaging) dan terapi kanker (Sari, 2012).
1
2
Salah satu partikel magnetik yang dapat dijadikan berukuran nanopartikel
adalah oksida besi seperti magnetit (
). Pada suhu kamar, magnetik bulk
membentuk kristal dalam struktur spinel terbalik (invers). Spinel
merupakan struktur kristal yang tersusun dari dua sub struktur, yaitu struktur
tetrahedral (bagian A) dan struktur oktahedral (bagian B). Sedangkan spinel invers
terbentuk apabila semua ion logam divalen menempati posisi B, sedangkan
setengah ion-ion logam trivalen menempati posisi B dan setengah yang lain
menempati posisi A. Atom oksigen pada
mempunyai bentuk kubik atau
face centered cubic (fcc) (Salabas, 2004).
Spinel ferrite memiliki formula
dan sifat optik, mekanik, termal dan
magnetik. Sifat-sifat ini dikendalikan oleh difusi kation antara tetrahedral-A dan
oktahedral-B (Deraz dkk, 2012). Diantara spinel ferit, manganese ferrite
(
) merupakan salah satu jenis soft ferrite yang bersifat magnetik dan
memiliki struktur spinel kubik (Sunaendar dan Dharma, 2007). Semua ion
menempati ruang B dengan bentuk oktahedral dan ion
menempati ruang A dan B yang berbentuk tetrahedral.
terbagi rata
merupakan
logam transisi bervalensi dua dengan permeabilitas magnet yang tinggi (Sam dan
Nesaraj, 2011) serta memiliki anisotropi magnetik rendah pada suhu kamar (
33
erg/
atau
=2|
|/
=-
= 175 Oe pada 20°C) yang dihasilkan dari
kristal anisotropi magnetik rendah menjadi struktur magnetik kubik (Zuo dkk,
2005).
Saat ini, soft ferrites seperti
telah banyak diaplikasikan dalam
perangkat microwave, chip memori komputer, media perekaman magnetik, inti
transformator, antena batang dan berbagai alat telekomunikasi dan elektronik
lainnya karena memiliki proses pembuatan yang mudah dan karakteristik
magnetik yang baik. Selain itu, nanopartikel magnetik
juga berpotensi
digunakan dalam hipertermia magnetik yang mengacu pada pengenalan partikel
ferromagnetik
atau
superparamagnetik
dalam
jaringan
perkembangannya, ditemukan juga bahwa partikel nano
tumor.
Dalam
telah
digunakan secara efektif untuk menghilangkan zat warna azo Acid Red B (ARB)
dari air (Sam dan Nesaraj, 2011).
3
Seiring proses pembuatan nanopartikel magnetik
yang mudah dan
memiliki karakteristik magnetik yang baik serta bersifat unik, pengembangan
metoda sintesis nanopartikel tersebut merupakan salah satu bidang yang menarik
minat banyak peneliti. Metode kimia basah (wet chemical method) pada
pembuatan partikel nano
merupakan salah satu cara alternatif sejak
diketahuinya kekurangan dari metode keramik konvensional (Costaa, 2003).
Sintesis kimia basah merupakan cara yang sangat efektif untuk menurunkan suhu
sintering dan menghasilkan reaktivitas serbuk ferit yang tinggi. Macam-macam
metode sintesis kimia basah antara lain yaitu metode kopresipitasi, sintesis
hidrotermal, metode prekursor sitrat, metode keramik-gelas (glass ceramic) dan
metode sol-gel.
Dari macam-macam metode tersebut, kopresipitasi merupakan metode yang
menjanjikan karena prosesnya menggunakan suhu rendah dan mudah untuk
mengontrol ukuran partikel sehingga waktu yang dibutuhkan relatif lebih singkat,
dimana metode sintesis senyawa anorganik didasarkan pada pengendapan
(Fernandez, 2011). Beberapa zat yang paling umum digunakan sebagai zat
pengendap dalam kopresipitasi adalah hidroksida, karbonat, sulfat dan oksalat.
Hasil dari metode ini diharapkan memiliki ukuran partikel yang lebih kecil dan
lebih homogen.
Dalam penelitian ini, akan dilakukan fabrikasi nanopartikel manganese ferrite
(
) dengan menggunakan metode kopresipitasi yang ditekankan pada
variasi suhu sintesis dan konsentrasi NaOH sebagai kopresipitan. Ini dilakukan
untuk mengetahui pengaruh variasi suhu sintesis dan konsentrasi NaOH terhadap
ukuran partikel
yang terbentuk dan struktur kristalnya.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mensintesis nanopartikel
dengan menggunakan
metode kopresipitasi?.
2. Bagaimana pengaruh parameter sintesis diantaranya, variasi suhu dan
variasi konsentrasi
dan struktur kristal
sebagai kopresipitan terhadap ukuran partikel
?.
4
1.3 Batasan Masalah
Penelitian ini ditekankan pada cara mensintesis
dengan metode
kopresipitasi dan analisa ukuran partikel dan struktur kristalnya dengan parameter
variasi suhu (27 ,
,
) dan konsentrasi NaOH (1.5M, 5M, 10M) dengan
menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan Transmission Electron Microscopy
(TEM).
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Melakukan sintesis
dengan metode kopresipitasi.
2. Mengetahui pengaruh variasi suhu dan konsentrasi
partikel dan struktur kristal
terhadap ukuran
.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
pengaruh variasi suhu dan konsentrasi
struktur kristal
terhadap ukuran partikel dan
dalam mensintesa mangan ferit dengan metode
kopresipitasi dan dapat dijadikan sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya serta
memberikan sumbangsih besar dalam kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan skripsi ini dibagi menjadi 6 bab yaitu : pendahuluan, tinjauan
pustaka, dasar teori, metode penelitian, hasil dan pembahasan, kesimpulan dan
saran serta lampiran.
BAB I merupakan pendahuluan yang berisikan latar belakang masalah yang
menghasilkan batasan masalah. Adanya batasan masalah ditujukan agar penelitian
ini sesuai dengan tujuan dan manfaat yang diharapkan.
BAB II berisi tentang tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang penelitian
yang berkaitan dengan fabrikasi
dengan menggunakan metode
kopresipitasi.
BAB III berisi dasar teori yang berhubungan dengan fabrikasi
dengan menggunakan metode kopresipitasi.
5
BAB IV menjelaskan tentang metode penelitian, alat-alat dan bahan-bahan
yang digunakan dalam fabrikasi
serta langkah-langkah kerja dalam
penelitian.
BAB V menunjukkan hasil penelitian dan pembahasan dari setiap proses
penelitian.
BAB VI memuat kesimpulan dari hasil eksperimen dan saran bagi penelitian
selanjutnya.
Daftar pustaka berisi tentang seluruh pustaka yang diacu oleh penulis dan
lampiran berisi data-data dan perhitungan yang diperoleh dalam penelitian.