Tugas Size Dependent Rujito

7/26/2019 Tugas Size Dependent Rujito

1/8

Size Dependent Properties of Nanomaterial

Material nano merupakan material dengan ukuran diameter antara 1 sampai 100

nanometer. Pada skala ukuran ini partikel dapat mempunyai sifat dan fungsi yang jauhberbeda dibandingkan dengan partikel yang sama tetapi dengan ukuran yang lebih besar.

Dalam tahun-tahun terakhir ini, sebagai akibat dari perkembangan penggunaan dan produksi

material nano, muncullah perhatian mengenai aspek kesehatan dan keamanan dari material

ini. Meskipun berbagai jenis material ini bukan baru, tetapi ukuran material tersebut pada

skala nano menimbulkan dua perhatian penting, yaitu material nano mempunyai luas

permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan massa yang sama tetapi ukuran partikel

lebih besar serta kemampuan untuk menembus membran sel. Hal ini dapat membuat bahan

secara kimia lebih reaktif dan mempengaruhi sifat-sifat kekuatan dan kelistrikan. fek

kuantum dapat mulai mempengaruhi perilaku dari sesuatu pada skala nano, terutama sekali

akan berpengaruh pada optikal, elektrikal dan sifat magnetik dari material tersebut.

!ifat-sifat mekanik, optikal, magnetik serta termal dari material nano telah banyak

dipelajari, adapun beberapa sifat keunggulan dari material berukuran nano, antara lain"

!ifat #ermal $ suhu leleh, degradasi termal.

!ifat Mekanik $ adhesi, modulus young.

!ifat %ptik $ absorpsi dan emisi cahaya. !ifat lektrik $ electrical properties.

!ifat Magnet $ efek superparamagnetik.

I. Optical Properties

!alah satu faktor yang mempengaruhi skala nano adalah sifat optik. misi panjang

gelombang berdasarkan ukuran dan jenis material disajikan pada #abel 1.

#abel 1. misi optik panjang gelombang berdasarkan ukuran dan jenis material.

&stilah aktuator optik meliputi perangkat berbahan material nano yang berfungsi untuk

menghasilkan dan memancarkan foton. 'etebalan lapisan, optik luminescence semikonduktor


2/8

dan dioda laser adalah semua dalam rentang nanometer. Dimensi (ertikal berukuran kecil

sangat penting untuk fenomena rekombinasi dan emisi foton yang dihasilkan.

)erdasarkan #abel 1. diketahui bah*a hasil output cahaya yang tinggi dapat

diproduksi melalui material semikonduktor akan menghasilkan optical e+citation yang

berbeda-beda. Material &ns apabila ditambahkan logam a, dalam struktur yang lebih besar

akan meningkatkan emisi panjang gelombang menjadi relatif lebih besar. Material

semikonduktor tetragonal dari &ns dan a! dengan ukuran - 1/ nm mempunyai

karakteristik suhu laser antara 100 dan 10 '. !elain &ns, &nas dan &nP juga digunakan

sebagai bahan optik uantum dot laser.

!angat mungkin bah*a sistem dengan fluoresensi atau electroluminescence

menghasilkan foton melalui material nanopartikel. Dimensi kecil dalam dua arah khas untuk

perangkat emitor foton. Material ini mampu menghasilkan foton melalui emisi berbasis

elektron field dari katoda, yang kemudian dipercepat melalui jarak pendek ke bahan

luminescent.

II. Magnetic properties

Material dengan ukuran nano akan dapat menunjukkan sifat-sifat fisis yang lebih

optimal dibandingkan berukuran bulk. !ifat-sifat fisis, yang dipengaruhi oleh ukuran berupa

sifat mekanik, listrik, optik, dan magnetik material. !alah satu golongan nanomaterial dengan

keunikan sifat magnetik adalah nanopartikel magnetik. )erdasarkan sifat-sifat fisisnya,

nanopartikel magnetik menjadi salah satu material yang saat ini banyak diteliti untuk

dieksplorasi berbagai fenomena fisika yang mungkin dimiliki untuk keperluan aplikasi pada

berbagai bidang teknologi. !alah satu fenomena menarik yang dapat dimunculkan oleh

nanopartikel magnetik adalah perilaku superparamagnetik yang tidak ditemui pada material

berukuran bulk. 2anopartikel magnetik khususnya ferro atau ferrimagnetik yang hanya

memiliki satu domain magnetik akan menampilkan sifat magnetik yang berbeda dibanding

partikel magnetik dengan banyak domain 3multi domain4. Partikel dengan satu domain

magnetik memiliki momen magnetik yang tidak stabil sehingga momen magnetik dalam

partikel ini sangat mudah dipengaruhi oleh medan magnet eksternal maupun termal.

2anopartikel magnetik juga menunjukkan keadaan yang khas dimana koersi(itas partikel

sama dengan nol yang disebut fenomena superparamagnetik. Hasil uji medan koersif sampel

5e%/berdasarkan ukuran partikel disajikan pada #abel 6.

#abel 6. Medan koersif tiap sampel magnetit 5e%/.


3/8

)erdasarkan #abel 6. diketahui bah*a trennya semakin besar ukuran partikel maka

akan makin besar medan koersif yang dimiliki. Hukum ini berlaku untuk partikel yang

berukuran di ba*ah /0 nm. Dengan makin kecilnya ukuran nanopartikel magnetit 35e%/4

maka terjadi penurunan energi barrier 3energi anisotropi4 pada partikel tersebut. %leh karena

itu, medan koersif 3Hc4 yang dimiliki akan semakin kecil, karena energi bareier semakin

berkurang sehingga medan yang diperlukan semakin kecil untuk membuat magnetisasinya

nol. kan tetapi, terjadi penyimpangan pada sampel ) dan sampel 7, yaitu nilai medan

koersifnya tidak linier terhadap kenaikan ukuran partikel 5e%/. 7ontoh kur(a magnetisasi

disajikan pada ambar 1.

ambar 1. kur(a magnetisasi 5e%/ sampel dan D.

'asus ini diasumsikan disebabkan oleh adanya aglomerasi pada sampel ), sehingga dengan

adanya aglomerasi 3penggumpalan4 maka akan berpengaruh terhadap arah momen magnet

yang tidak bebas berfluktuasi. Dengan demikian dibutuhkan medan magnet luar yang lebih

besar untuk membuat net magnetisasi menjadi nol.

III. Mechanical properties

!ifat-sifat mekanik itu diantaranya kekerasan, modulus elastic, dan kekuatan tarik

yang menjadi lebih baik sebagai akibat dari kesempurnaan struktur dari dari material pada

skala nano. 8kuran kecil ini menyebabkan material nano bebas dari ketidaksempurnaanstruktur dalam karena adanya dislokasi ataupun impuritas dari bahan lain yang dapat


4/8

menyebabkan kesalahan mekanik 3mechanical failure4. Peningkatan sifat-sifat mekanik

bahan pada skala nano itu memberikan banyak potensi penerapan seperti mechanical nano

resonator, sensor massa dan penjepit nano untuk objek pada proses fabrikasi pada skala nano.

!edangkan aplikasi secara makro diantaranya adalah pada stuktur penguat reinforcement

bahan polimer, pembuatan material yang kuat tetapi ringan, pelapis yang bersifat konduktif

dan fleksibel serta peralatan pemotong yang lebih keras dan kuat. !ifat mekanik terhadap

ukuran partikel disajikan pada ambar 6.

ambar 6. !ifat mekanik terhadap ukuran partikel.

)erdasarkan ambar 6 di atas menunjukkan sifat mekanik yang diinginkan dari suatu

material atau bahan yang bergantung pada ukuran partikel bahan atau material tersebut. Dapat

diamati dari ambar 6 bah*a sifat-sifat mekanis yang paling besar 3maksimum4 terjadi

ketika ukuran partikel adalah sangat halus, mendekati ukuran nanometer. !emakin besar

ukuran partikel, yakni pada skala mikrometer ke atas, sifat-sifat mekanis yang diinginkan

justru berkurang. 7ontoh aplikasi" perangkat automobil dengan efisiensi bahan bakar yang

lebih baik. 2anomaterial diterapkan pada automobil sejak diketahui sifat kuat, keras dan

sangat tahan terhadap korosi, diharapkan dapat diterapkan pada busi. 2ilai sifat mekanik

modulus 9oung 3:o4 pada logam 5e disajikan pada ambar .


5/8

ambar . 2ilai sifat mekanik modulus 9oung 3:o4 pada logam 5e 3!hang et al.,60004

IV. Electrical properties

2anomaterial dapat mempunyai energi lebih besar dari pada material ukuran biasa

karena memiliki surface area yang besar.Energy bandsecara bertahap berubah terhadap

orbital molekul. ;ogam ukuran besar mengikuti hukum %hm. Pada logam ukuran nano harus

memiliki masukan elektrostatik 3menggambarkan jumlah energi elektron4.


6/8

V. Thermal Properties dan Surface Area

2anomaterial mungkin memiliki titik leleh lebih rendah secara signifikan atau fase

transisi suhu. !uhu dimana atom, ion, atau molekul dalam >at memiliki energi yang cukup

untuk melepaskan kekuatan antarmolekul yang memegang mereka dalam posisi padat. tom

yang berada di permukaan membutuhkan lebih sedikit energi untuk bergerak karena kontak

dengan atom yang lebih sedikit. 8kuran nanokristal menurun maka energi permukaan

meningkat sehingga titik leleh menurun. #itik leleh logam u nano partikel seiring kenaikan

ukuran nano disajikan pada ambar /.

ambar /. #itik leleh logam u nano partikel terhadap ukuran nanometer.

)erdasarkan pada ambar /. Diketahui bah*a ukuran nanokristal menurun maka energi

permukaan meningkat sehingga titik leleh menurun, atom yang berada di permukaan

membutuhkan lebih sedikit energi untuk bergerak karena kontak dengan atom yang lebih

sedikit. !elain itu efek luas permukaan terhadap degradasi termal material nano !i%6

disajikan pada #abel / dan ambar ?.

#abel /. ;uas permukaan dan ukuran pori material nano-!i%6 39akin, 601@4.


7/8

ambar ?. 'ur(a degradasi termal paraffin:nano-!i%6 39akin, 601@4.

)erdasarkan #abel dan ambar ?, diketahui bah*a material nano-!i%6dengan ukuran pori

yang lebih besar akan memiliki sifat degradasi termal yang relatif lebih tinggi bila

dibandingkan dengan material dengan ukuran pori yang lebih kecil. Ditunjukkan bah*a

kur(a 2!P memiliki A berat yang paling besar pada suhu /0 o7 yaitu @?A.


8/8

eferensi

5au>an, M., 601, Pengaruh 8kuran )utir dan !truktur 'ristal terhadap !ifat 'emagnetan

pada 2anopartikel Magnetit 35e%/4,Prosiding HFI, =ol. 6B, hlm. 6/ $ 6.

Hofmann, 600C,Advanced nanomaterials cours support, P#; ;aboratorium.

'labunde, . '. 6001.Nanoscale aterials in !hemistry. ohn Eiley F !ons, &nc" 8!.

Michael 'ohlerr., E. 5rit>, 600B, 2anotechnology n introduction to nanostructuring

#echniues, Eiley 6ndedition.

9akin E., 601@, Preparation and thermal performance of paraffin:2ano-!i%6nanocomposite

for passi(e thermal protection of electronic de(ices,Appllied "hermal engineering,

=ol. C@, hlm. @CC $ 10B.

9eganeh, M. ., 6016, Difference in the electric beha(ior of micro and nano !chottky diodes,

#uperlattices icrostructures, =ol. ?1, hlm. BC6 $ BC.

Tugas Size Dependent Rujito

Documents

Transcript of Tugas Size Dependent Rujito