BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Permasalahan Dunia penelitian sains hari ini dapat dikatakan telah dan akan terus memberikan banyak perhatian pada bidang nanoteknologi. Karakternya yang unik membuat nanoteknologi menjadi isu yang masih saja menarik untuk digali lebih dalam dan lebih dalam lagi. Nanoteknologi, yang mana merupakan salah satu teknologi masa kini, mengarah pada perngembangan perangkat, struktur dan sistem yang memiliki ukuran bervariasi antara 1 hingga 100 nanometer (nm). Nanoteknologi adalah bidang yang dikembangkan untuk mengeksplorasi penelitian terkait listrik, optik dan aktivitas magnetik sebagaimana kajian terkait perilaku struktural pada tingkat molekuler dan submolekuler. Desain pada skala nano dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang penelitian seperti fisika, kimia, bahkan biologi dan medis. Hal ini memungkinkan berbagai ranah penelitian dapat saling terintegrasi dan terpadu. Perkembangan nanoteknologi sendiri tidak terlepas dari riset mengenai nanomaterial. Nanomaterial sendiri memiliki sifat yang unik dan keunggulan yang lebih jika dibandingkan dengan material bulk. Dalam pengembangannya, nanomaterial diklasifikasikan menjadi empat kategori yaitu: nanomaterial berdimensi nol (nanoparticles, clusters, dan filaments), nanomaterial berdimensi satu (multilayers), nanomaterial berdimensi dua (ultrafine-grained overlayers atau buried layers), dan nanomaterial berdimensi tiga (nanophase) (Siegel, 1994). Diantara nanomaterial tersebut, nanopartikel merupakan suatu partikel yang berukuran sekitar < 100 nm dan berbentuk bola dengan diameter 10 nm atau kurang. Pada skala ini, sebagian dari atom-atom partikel pada permukaan memberikan sifat yang unik (Willard dkk, 2004). Salah satu perngembangan dari riset nanopartikel adalah nanopartikel magnetik. Nanopartikel magnetik menunjukkan fenomena baru yang luar biasa seperti superparamagnetik, irreversibilitas medan tinggi, medan saturasi tinggi, anisotropi tambahan atau pergeseran loop setelah pendinginan medan (Tartaj
1
2
dkk, 2003). Fenomena ini muncul dari ukuran yang terbatas dan efek permukaan yang mendominasi perilaku nanopartikel magnetik. Frenkel dan Dorfman adalah yang pertama memprediksi bahwa partikel dari material ferromagnetik, dibawah ukuran partikel kritis (< 15 nm untuk bahan yang umum), akan terdiri dari domain magnet tunggal, yaitu partikel dengan keadaan magnetisasinya seragam pada setiap medan. Perilaku magnetisasi dari partikel tersebut pada suhu tertentu, yaitu suhu blok, identik dengan yang berasal dari atom paramagnetik (superparamagnetik) terkecuali pada momen yang sangat besar dan dengan demikian, suseptibilitas yang besar ikut terlibat (Tartaj dkk, 2003). Dari berbagai macam nanopartikel magnetik, spinel dari tipe M2+M23+O4 cukup menarik perhatian peneliti karena aplikasi praktis serbagunanya. Pada kasus M3+ = Fe, spinel ferit yang dihasilkan memiliki komposisi kimia umum dari MFe2O4 (M=Mn, Mg, Zn, Ni, CO, Cd, dll) secara luas digunakan sebagai bahan magnetik. Saat ini, sejumlah besar oksida logam, oksida campuran dan ferit telah menunjukkan kepekaan terhadap gas tertentu. Tembaga ferit (CuFe2O4) adalah salah satu jenis ferit yang penting. Perilaku magnetik CuFe2O4 telah menarik banyak minat dan telah menjadi subyek kajian intensif (Sun dkk, 2006). Tembaga ferit ini dapat diaplikasikan untuk berbagai bidang seperti teknologi fluida magnetik, katalis, sensor, dan pigmen baru. CuFe2O4 muncul dalam dua struktur kristal yang berbeda termasuk tetragonal dan kubik. Struktur tetragonal stabil pada suhu kamar dan bertransformasi menjadi fase kubik hanya pada suhu 623 K atau lebih tergantung pada distorsi Jahn-Teller. Struktur kubik menunjukkan momen magnetik yang lebih besar dibandingkan struktur tetragonal, dikarenakan adanya ion Cu2+ lainnya pada situs tetrahedral dalam struktur kubik. Disisi lain, tinggi luas permukaan dan ukuran kecil dari berbagai macam nanopartikel telah menarik perhatian karena sifat baru dari struktur nano. Oleh karena itu, sintesis struktur tembaga ferit berukuran nano akan menjadi obyek yang penting untuk diteliti (Zabihi dkk, 2012).
3
Metode sintesis nanopartikel magnetik diantaranya: hidrolisasi, mikroemulsi, dan kopresipitasi. Diantara metode tersebut, yang paling sederhana dan produktif adalah metode kopresipitasi. Kopresipitasi merupakan suatu metode pengendapan oleh zat pengandap pada suatu senyawa yang biasanya larut pada kondisi tertentu (Patnaik, 2004). Beberapa zat yang paling umum digunakan sebagai zat pengendap dalam kopresipitasi adalah hidroksida, karbonat, sulfat dan oksalat. Metode ini diharapkan dapat menghasilkan ukuran partikel yang lebih kecil dan lebih homogen. Dalam penelitian ini, dilakukan fabrikasi nanopartikel magnetik copper ferrite (CuFe2O4) dengan menggunakan metode kopresipitasi yang ditekankan pada parameter variasi suhu sintesis dan konsentrasi NaOH sebagai kopresipitan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh parameter variasi suhu sintesis dan konsentrasi NaOH terhadap ukuran partikel yang terbentuk. Adapun analisa terhadap ukuran nanopartikel magnetik CuFe2O4 dilakukan dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD).
1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimanakah mensintesis nanopartikel magnetik CuFe2O4 dengan menggunakan metode kopresipitasi? 2. Bagaimana pengaruh parameter sintesis, yaitu variasi suhu dan variasi konsentrasi NaOH sebagai kopresipitan terhadap struktur kristal dan ukuran nanopartikel magnetik CuFe2O4?
1.3 Batasan Masalah Penelitian ini ditekankan pada cara mensintesis dengan metode kopresipitasi dan analisa ukuran partikel dengan parameter variasi suhu (room temperature 27o C, 50o C, 80o C) dan konsentrasi NaOH (1.5M, 5M, 10M) dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD).
4
1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mendapatkan nanopartikel magnetik CuFe2O4 dengan metode kopresipitasi. 2. Menganalisis pengaruh variasi suhu dan konsentrasi NaOH terhadap struktur kristal CuFe2O4.
1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pengaruh variasi suhu dan konsentrasi terhadap ukuran partikel CuFe2O4 dalam mensintesa copper ferrite 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 CuFe2O4 dengan menggunakan metode kopresipitasi. BAB III berisi dasar teori yang berhubungan dengan fabrikasi CuFe2O4 dengan menggunakan metode kopresipitasi. BAB IV menjelaskan tentang metode penelitian, alat-alat dan bahanbahan yang digunakan dalam fabrikasi CuFe2O4 serta langkah-langkah kerja dalam penelitian. BAB V menunjukkan hasil penelitian dan pembahasan dari setiap proses penelitian.
5
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.
