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

solehudin_hikmatiar@yahoo.com

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