ekfis ii (sintesis nanomaterial boron)
TRANSCRIPT
SINTESIS NANOMATERIAL BORON-CARBON-OXYNITRIDE
(BCNO)
Solehudin Hikmatiar,Fuadi Zaki,Ibnu Lukman Hidayat,Dayuana Pratiwi,Eka Wartika
Program Studi Fisika,Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung
Jl. Raya Cipadung No. 105 Cibiru. Bandung. Jawa Barat
INDONESIA
Abstract: - Praktikum ini mengenai sintesis nanomaterial BCNO. BCNO (Boron-Carbon-Oxynitride) adalah
nanomaterial . Digunakan sinar UV dalam melihat pendaran BCNO karena panjang gelombang UV
sesuai dengan Luminescence dari BCNO. BCNO juga dapat digunakan untuk pembuatan LED putih dengan
metode pemanasan sederhana dan metode teganganNanoteknologi merupakan suatu istilah yang maknanya
meliputi perancangan, konstruksi dan pemanfaatan struktur fungsional dengan minimal satu karakterisasi
ukurannya diukur dalam nanometer. Material dan sistem semacam itu dapat dirancang untuk menunjukkan
kebaruan dan kemajuan yang signifikan secara fisik, kimiawi, dan biologis baik dalam segi sifat, fenomena
maupun prosesnya sebagai akibat dari batasan ukuran dari anggota partikel atau molekulnya.
Key-Words: - Sintesis Nanomaterial, Sinar UV,LED
1 Pendahuluan 1.1 Tujuan
a. Memahami prinsip dasar nanomaterial
phosphor.
b. Mencari parameter kerja sintesis
nanomaterial BCNO.
c. Menentukan hubungan kualitatif
parameter kerja dengan intensitas
perpendaran nanomaterial.
1.2 Tinjauan Pustaka Nanoteknologi adalah teknologi yang
menggunakan skala nanometer, atau
sepersemilyar meter, merupakan teknologi
berbasis pengelolaan materi berukuran
nanoatau satu per miliar meter, dan
merupakan lompatan teknologi untuk
mengubah duniamateri menjadi jauh lebih
berharga darisebelumnya.
Gambar 1. NanomaterialFosfor ialah zat yang dapat berpendarkarena mengalami fosforesens (pendaran yang terjadi walaupun sumber pengeksitasinya telahdisingkirkan).
Gambar 2. Poshphor
Yang dapat kita ketahui dalam praktikum ini
adalah dalam pembuatan sintesis Nanomaterial
dengan menggunakan BORON-CARBON-
OXYNITRIDE (BCNO) adalah efisiensi
kuantum,photoluminescence dan solubilitas.
Efisiensi kuantum adalah rasio dari foton-
elektron yang dihasilkan pixel
menangkapdengan kejadian foton pada daerah
pixel. Nilaiini tergantung panjang gelombang
sehingganilai yang diberikan untuk efisiensi
kuantumumumnya untuk panjang gelombang
puncakuntuk sensitivitas CCD.
Photoluminescence adalah radiasi pada salah
satu panjang gelombang diserap,biasanya oleh
suatu padatan, dan dipancarkankembali pada
berbagai panjang gelombang.Bila radiasi yang
dipancarkan kembali tersebutmerupakan
fenomena yang dapat terlihatmaka radiasi
tersebut disebut fluorescence atau
phosphorescence.
Solubilitas adalah kemampuan suatu
zatterlarut (solute),untuk larut
dalam suatupelarut (solvent). Biasanya jika zat
pelarutnyaair sering disebut dengan larutan,
misalnyagula yang larut dalam air biasa disebut
larutangula.
Nanoteknologi merupakan suatu istilah
yang maknanya meliputi perancangan,
konstruksi dan pemanfaatan struktur fungsional
dengan minimal satu karakterisasi ukurannya
diukur dalam nanometer. Material dan sistem
semacam itu dapat dirancang untuk
menunjukkan kebaruan dan kemajuan yang
signifikan secara fisik, kimiawi, dan biologis
baik dalam segi sifat, fenomena maupun
prosesnya sebagai akibat dari batasan ukuran
dari anggota partikel atau molekulnya.
Pengembangan material semikonduktor
mengarah kepadapengembangan nanopartikel
berbahan dasar carbon-boron nitride (BCN)
agardapat digunakan sebagai phosphor.Secara
teoritik didapatkan kemungkinanmendapatkan
bahan BCN yang dapatdiatur emisi panjang
gelombangmendekati spectrum cahaya
tampakdengan mempariasikan komposisi
kandungan BCN. Pada tahun 2008, Takashi Ogi
dan Ferry Iskandar, melaporkan penemuan yang
sangat menarik tentang material baru, boron-
carbon-oxynitride(BCNO), yang mampu
disintesis dengan satu tahapan proses dan
temperaturrendah (dibawah 9000C) dan kondisi
atmosfer udara.
1.3 Metode Percobaan
a. Alat
1. Neraca digital
2. Furnance (tungku pemanas)
3. Cawan bakar
4. Alu lumping
5. Kamera digital
b. Bahan
1. Boric Acid (H3BO3), dengan kualitas
teknis (80%);
2. Urea (CO(NH2)2), dengan kualitas
teknis (80%);
3. Citric Acid.
Boric Acid (H3BO3), Urea (CO(NH2)2),
dan citric acid dengan perbandingan
mol sebesar N / B=20 dan C /B=0.1.
Untuk sampel BCNO kedua, N / B=20
dan C /B=0.3. Untuk sampel BCNO
ketiga, N / B=20 dan C /B=0.5.
1.4 Data dan Pengolahan
Gambar yang belum
disinari sinar UV
Gambar yang sedang
disinari UV
1.5 Metode Percobaan
Metode eksperimen yang digunakan untuk
pembuatan nanopartikel BCNO adalah metode
Pemanasan Sederhana. Adapun prosedur kerja
sebagai berikut:
1. Bahan dasar yang terdiri dari Boric Acid
(H3BO3), Urea (CO(NH2)2), dan citric
acid dengan perbandingan mol sebesar
N / B=20 dan C /B=0.1. Untuk sampel
BCNO kedua, N / B=20 dan C /B=0.3.
Untuk sampel BCNO ketiga, N / B=20
dan C /B=0.5. Ketiga sampel tersebut
digerus sampai benar-benar halus
dengan menggunakan alu lumpang dan
dimasukkan ke dalam cawan bakar.Bahan Urea (g) Borit Acid (g) Citric Acid (g)
1 4.857 0.5 0.03
2 4.857 0.5 0.08
3 4.857 0.5 0.11
2. Specimen material BCNO dipersiapkan
dengan memanaskan bahan dasar pada
pada temperature 750oC selama 30
menit dengan udara dan tekanan
atmosfer pada tungku pemanas
(furnance).
3. Setelah furnance dingin, sekitar <
200oC, sampel diambil dan diperiksa
menggunakan lampu-UV.
1.6 Pembahasan
Dalam praktikum ini menggunakan 3 sampel,
yang pertama Urea 4.857 g + Borit Acid 0.5 g
+ Citric Acid 0.03 g, menghasilkan warna biru
setelah disinari dengan sinar UV, berati
hasilnya merata adalah homogen kemudian
bahan yang kedua dengan Citric Acid 0.08 g
disinari dengan sinar UV hasilnya kuning
merata maka homogen, dan yang terakhir Citric
Acid 0.11 g disinari dengan UV hasilnya adalah
biru dan ada yang warna kuning juga maka
disebut heterogen karean tidak merata hasil
warnanya.
Penambahan nanopartikel Citric Acid
menyebabkan meningkatnya intensitas
photoluminescence serta pergeseran panjang
gelombang puncak spectrum
photoluminescence. Puncak pergeseran
photoluminescence dipengaruhi oleh
konsentrasi nanopartikel Citric Acid yang
ditambah.
Pada saat pemanasan BCNO di purnace
listriksuhunya dengan 2700C karena Selain itu
untuk mensintesis BCNOsendiri selain
membutuhkan temperature yangrendah juga
memerlukan kondisi atmosferudara
Dalam praktum ini menggunakan sinar UV
karena pada Proses perpendaran pada BCNO
dimulai dari masuknya sinar ultraviolet ke
dalam phosphor BCNO. Sinar UV
menyebabkan adanya ionisasi atom. Elektron
pada BCNO tereksitasi sesuai dengan range
panjang gelombangnya. Lalu terjadilah emisi
foton. Hal inilah yang menyebabkan BCNO
berpendar, Proses perpendaran pada BCNO
dimulai dari masuknya sinar ultraviolet ke
dalam phosphor BCNO. Sinar UV menyebab
kan adanya ionisasi atom. Elektron pada BCNO
tereksitasi sesuai dengan range panjang
gelombangnya. Lalu terjadilah emisi foton.
Halinilah yang menyebabkan BCNO
berpendar.Untuk melihat pendaran warna dari
BCNO kita dapat menggunakan sinar UV. Jika
tidak disinari oleh UV, pendaran warnanya
tidak begitu terlihat. Ini disebabkan karena
adawarna-warna dalam BCNO yang tidak
terlihatoleh mata secara langsung.
Luminescence untuk BCNO berkisar di panjang
gelombang 387-571 nm.
Sedangkan untuk cahaya tampak berada pada
range 400-700 nm. Maka dipakailah sinar
ultraviolet untuk membantu mengeluarkan
pendaran cahaya tak tampakini. Panjang
gelombang dari sinar ultraviolet adalah sekitar
200-400 nm. Pada BCNO juga ditemukan
bahwa panjang gelombang darieksitasi dan
emisinya berada pada range UV.Maka dari
itulah digunakan sinar UV untuk menyinari
BCNO.
Proses penggabungan cahaya dari LED biru,
merah, dan hijau untuk menghasilkan LED
yang memancarkan cahaya putih saat ini mulai
jarang digunakan. Sebagian besar LED cahaya
putih saat ini dihasilkan berdasarkan struktur
InGaN-GaN (indium galium nitrida-galium
nitrida).
Lapisan aktif InGaN ditutup oleh suatu endapan
fosfor berwarna kekuning-kuningan yang
biasanya terbuat dari kristal cerium yang didop
oleh yttrium aluminum garnet (Ce3+:YAG).
Ketika chip LED memancarkan cahaya biru,
maka saat itu juga muncul spektrum pada
panjang gelombang sekitar 580 nanometer
berwarna kuning yang dihasilkan oleh
Ce3+:YAG. Karena cahaya kuning
menstimulasi sel reseptor merah dan hijau pada
mata manusia, maka campuran biru dan kuning
menghasilkan cahaya yang tampak berwarna
putih. Teknik pembuatan LED putih dengan
cara seperti ini telah dikembangkan oleh Nichia
sejak tahun 1996 untuk memproduksi LED
cahaya putih.
Metode terbaru yang digunakan untuk
menghasilkan LED cahaya putih adalah dengan
tidak mendasarkan atau melibatkan keseluruhan
bahan fosfor, tetapi dengan mendasarkan pada
pertumbuhan seng selenida (ZnSe) di atas
substrat ZnSe (secara homoepitaksial).
Arsitektural secara homoepitaksial ZnSe seperti
itu dapat menghasilkan cahaya biru dari area
aktifnya dan memancarkan cahaya kuning dari
substratnya. Teknik ini menghasilkan cahaya
putih kekuning-kuningan yang serupa dengan
cahaya yang dihasilkan lampu pijar.
1.7 Kesimpulan
Dari hasil uji sempel didapatakan bahwa BCNO
adalah jenis phosphor yang murah karena bahan
pembentuknya yang mudah ditemukan di alam.
Untuk membuat BCNO ini dapat dilakukan
metode pemanasan sederhana, serta Intensitas
photoluminescence dipengaruhi oleh
penambahan Citric Acid dan mempengaruhi
kehomogenan.
1.8 Daftar Pustaka
1. Liquid-PhaseSynthesis of Highly Crstalline Functional FineParticles and Their Application To Optical Materials. Hiroshima University,1-127
2. http://himafis-untan.blogspot.com/2011/04/teknologi-led-putih-untuk-lampu.html
3. http://www.e-dukasi.net
4. http://apikimia.blogspot.com/2012/06/ nanomaterials-aspek-umum-sintesis-dan.html