Volumc I3, No.
l, Marct 2013
Jrrrnal
Natural rrrclirrgkupi bcrbagti bidurrg iIrrru tlalarn lritlurrg MI['A.
Nuttttil ./ttttrttul ltttlttislttl :;t'ttti tttttttrull.t't'ttt,crirtg rtll ttrcu3' t t
u t I I t L' t t t t t ! i t' :;
o nI
u t t I t t rt
r
I
.y
t' i t'
r r <'
rtf.
c.r.
l)cwarr Rcdaksi
liditoriul llourd
'
Kr:lrra Rcdaksi
liditor in ('hit,f' llr. Sylukarri, M.Sc Wakil Kclrra Rcdaksi lsscciatc lirlitor Mulrarnrnud
liali.
I'lr.l )
litlitor l)r. Saitl Murrzir, M.lurgSc l)t.'lxrrlrtrt'rtl of AlulltL'ttttrli<',,;, S.t'ittlt Kttilu l,/trit,L,t:rilti llarrtla Aceh,lnclonesia l)r.'lirlus, M.Si l)t1ttl'lrtt<'rtl ttf lLlulhortttlict, I/ttit,cr:;it.t,o/'Sttnttttt'r'tt I/ttrrtt. Mctlan,lndqncsia Dr. Mursal, M.Si Department qf Physics, Syiah Kuala University, Banda Acch-lndonesia Prof. Dr. Toto Winata De pa rl m e n t td P *'-t 1r' t, I n s l i t u l TV k n o l ogi ll a n du ng, llandun g,l ndo nes i a Dr. Ildi Rudi, M.Si Departmenl of Biolog,, Syiah Kuala Universily, Ilanda Aceh-lndonesia Prof. Dr. Sudarnratlji Department o.{ B iolog, U nivers itlt of' Jemher Jcr.nbcr-lndonesia Dr. Saiful, M.Si Depar I me n t of C hem is tr1,, Sy fu h Kua I a U n i vers ity, Banda Acch- In
Rcdaktur Pclaksana
*"{;,:,;:",i1::ff{' Sirkulasi Circulation Ahmad l"uadi,
SFI
Alamat Rcdaksi/Pencrbit Editor Address Fakultas Materratika dan llmu Pcngctahuan Alam Universitas Syiah Kuala, I)arussalal.r, Ilanda Aceh - 23111 Tclpon t0651)741024ti, Fax. (0651) 75518t9 c-mall : ju rn al na tura I Qggm a i l.t.o m I
larga pcr-edisi
:
- Banda Acch Rp 30.000 - Luar Banda Acch Rp 50.0ffi
Volume 13, No. I, Maret 2013
ISSN:1141-8513
Jurnal lt{atural DAFTAR ISI An Indication of African Catfish's lClarias gariepinus) Behavioral Changes as a Response for lncreased Seismic
Activity Teuku Reza Ferasyi, Mustafa Sabri, Ilamdani, Azhari, Amiruddin, Erwin Wolfgang Straka, Robert Faber
1-5
Trichoderma virzrs Isolated from Cocoa Plantation in Aceh Biodecomposer Cocoa Pod Husk
as
Rina Sriwati, Tjut Chamzurni, Bukhari, Anwar Sanjani
6-14
Free Fatty Acids Purification In Biodisel With Utiliz.ing Rice Husk Silica
Muliadi Ramli, Saifulo Rahmatun ll{isriana Identi$ Connectivity Graph Using
a
I
5-18
Modified Priifer's
Algorithm Labelling Trees AI Aiyub, Mahyus Ihsan, RahmaZull'ra
19:22
Xrd Analysis ofBi-7212 Superconductors: Prepared by the
Self-Flw Method Nurmalita, Nailul Amani, Fauzi
23-27
Antimicrobial Activity ofN-Hexane Elrlracts of Red Frangipani
(P lume
ria rocea)
Muhammad Ali Husni, Murniana, Hira Helwati, Nuraini
28-33
Importance of Locating Strike in 2d Magnetotelluric Data Modeling
Nazti Ismail
3442
Termites Species Richness and Distribution at Residential Area in PT Arun LNG
Syaukani
43-49
Etlect of Host Diets on Host Preference and Host Suitability in Telenomus Parasitoid (Hymenoptera: Scelionidae) Husni, Jauharlina, Karmisah
50-54
Identification ofNatural Clay's Type Using X-Ray Dil'fraction
Fathurrahmi
55-59
tral
: )..:.1.2013 \RD ANALYSIS
OF Bi-2212 SUPERCONDUCTORS
:
PREPARED BY THE SELF-FLUXMETHOD Nurmalita, Nailul Amani#, Fauzi Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Syiah Kuala
#Email:
[email protected]
ABSTRACT , :i::.:il- -{n experiment had been carried out on furmation of Bi-2212 crystals with the self-flux method. Flux rvas used and oC with time -ij- =: ::ll CuO and CaCOr. The process of synthesis was equipped with the rnelting process at temperature 890 'Ihe
results were :,- --.- ,:r melting 35 minutes and 40 minutes, follorved by slorv cooling at a rate of l'C/hour fbr 70 hours. -,"-:: :-nd ciraracterized by XRD test. This research aimed to produce superconducting materials rvith self-flux rrethod,
-- r- :,:
te
of the value of the volume &action, the percentage of oriented phase and impurities. Samples genemted were made to match with the XRD Stobell's pattem of the superconducting Bi.-2?12 standards. The -1:r- r: !: J\\€d ihat the value of tire volume fraction of 2212 phase and the phase of the highest orieflted melting at 40 minutes percentage
: -: il,-rf nreasurements , -:-=
=;.:l
to 67.687o and 38.8996! while the srnallest impurity phase of 32.327o *'ere obtained at the same time melting
.
i-r"'= crds XRD analysis, superconductor, self-flux melhod
:
teknik yang mengandalkan efek levitasi rnagnetik sepefti misalnya SMES
PENIDAIIULUAN
(superconducting magnetic energli storage system). Salah satu bahan SKST yang banyak dikaji adalah sistem Bi-Pb-Sr-Ca-
Superkonduktor adalah bahan yang :::rt menghantarkan arus listrik tanpa --:,batan karena sifat resistivitas nol ketika
Cu-O (BPSCCO) yang dikenal juga
:,.:3da pada suhu yang sangat
:.:
rendah. an ini juga dapat melayang dalam medan
:*:Snet karena sifat
sebagai bahan superkonduktor berbasis Bi.
Dalam sistem ini dikenal 3
diamagnetiknya.
-;xnologi superkonduktor
mulai
:€:kembang pesat sejak ditemukannya :jperkonduklor suhu kritis tinggi (SKST) :3da tahun 1986. SKST adalah berupa
2201, fase Bi-2212
:nisotropinya
dan fase
Sintesis sampel kristal
Bi ini
Bi-2223.
superkonduklor
berbasis beberapa
dapat dilakukan
metode
fluks Carbonat Alkali,
dengan
metode berbeda antata lain metode Traveling Sobent Floating Zone (TSFZ), metode fluks Halida Alkali,
::.han oksida atau keramik yang berinduk :aCa senyawa kuprat (Cu-O) dengan s:rnposisi kimiarvi yang multi komponen. -..kibatnya bahan SKST bersifat multifase,
s:ruktur kristalnya
fase
superkonduktif yang berbeda yaitu fase Bi-
Melt
berlapis, derajat
tinggi dan
metode
Textured Growth dan metode SeA
panjang i.oherensinya yang pendek. Walau belum
F/err (Suprihatin,2008).
rintas dalam pemahaman dasarnya, bahan SKST telah dikembangkan dalam aplikasi teknologi yang bervariasi luas. mulai dari aplikasi piranti elektronik, transmisi daya berkapasitas besar, peralatan yang menggunakan medan magnet berkekuatan tinggi, sampai dengan berbagai peralatan
sintesis superkonduktor yang menggunakan kelebihan salah satu atau beberapa unsur pembenhlk dari senyawa itu sendiri sebagai fluks (Yulianti,Nanik, 2002).
Metode Self-Fl*r ialah
23
metode
xrd Analysis of Bi-2212 superconductars: prepared By
The
setf-Fl,x
lr.{erhod
Q\,lurmalita, dkk)
/;--'
superkonduktor. Selain dopan oksigen, telah pula dilakukan penelitian-penelitian yang menggunakan dopan Pb. Dari hasil yang dilaporkar,, penggunaan dopan pb dalam sintesis polikristal sistem Bi selain memudahkan pembentukan senyawa bersangkutan, juga mempengaruhi sifatsifat senyawa yang dihasilkannya. Karena kemiripan ukuran ion dan persyaratan valensi dari atom Pb maka telah diyakini bahwa penambahan Pb sebagai dopan menghasilkan subtitusi atom Bi oleh atom Pb pada lapisan ganda Bi-O seperti terlihat
L
L. l-+$
l"1A!0
L{.{
.r(o$
T1
L..{rB
arh.R
A
{r,
ltc
ArB+AB:i
A:ll
Ir *!,r&
ABr{S
n
Gambar 1. Prinsip pertumbuhan kristal dengan metode
s
e|ifux
(Strobel,dklq 1992).
pada Gambar 2.
Dari Gambar 1, bahan awal dengan komposisi kimia yang memenuhi stoikiometri A2B dilelehkan sampai suhu diatas Tp. Sebagai akibatnya senyawa A2B tersebut terurai menjadi campuran padatan A dan cairan yang jangkauan variasi komposisinya antaranya A2B dan Xp. Apabila kemudian suhu diturunkan secara berlahan-lahan sehingga tedadi proses pendinginan lambat (slow cooling), maka akan terbentuk campuran kristal A2B dan cairan dengan jangkauan variasi komposisi antara Xp dan Xe dalam jangkauan variasi suhu antara Tp dan Te. Hal ini menunjukan bahwa untuk menumbuhkan kristal tunggal A2B maka variasi komposisi lelehan harus dipertahankan tetap berada antara Xp dan
Gambar2. Struktur berlapis
Kualitas kristal superkonduktor yang terbentuk dari proses sintesis dapat
Xe. Untuk Bi-2212, maka berarti senyawa murninya hanya dapat ditumbuhkan dari lelehan yang variasi komposisinya berbeda dari komposisi Bi-22 12. Dopan berperan penting dalam pembentukan superkonduktor Tc tinggi. Dopan dapat berupa subtitusi artinya mengganti atom asli didalam superkonduktor dengan atom dopan yang
ukurannya tidak
jauh
kristal
Bi2S12CaCu2O,
diketahui berdasarkan uji pola difraksi sinar CXRD). Dari pola XRD tersebut akan diperoleh informasi mengenai nilai fraksi volume, impuritas, dan prosentase fasa terorientasi. Dalam penelitian ini dilakukan sintesis sampel kristal superkonduktor Bi-
X
2212 dengan metode self-flux dan
selanjutnya sampel dikarakterisasi dengan pola XRD untuk mengetahui fraksi volume, impuritas, dan prosentase fasa
uji
berbeda dengan
ukuran atom aslinya, atau dopan juga dapat berupa penambahan artinya menambahkan
terorientasi kristal yang terbentuk pada setiap variasi waktu pelelehan yang
atom-atom dopan kedalam atom-atom asli
digunakan.
24
Xrd Analysis Af
J.,
B i -2 2 I
2 fuperconductars :
P repared By The (Nurmalita, dkk)
}MTODELOGI
:.-:,lian ini dilakukan di -
Fl*r Method
diagram sintering seperti terlihat
pada
Gambar 3.
Laboratorium
- ,_
.
Se lf-
: - Pengetahuan Alarn Universitas t-
dan
Syiah
':i1.
r
t'uraace coolinq
Feralatan dan bahan yang digunakan
Feralatan yang digunakan adalah --:-.3ce tabung. spatula, magnetic stirrer, - -::iate neraca sartorius, beker gelas, - -::al dan pastel keramik, krucibel , -:iina- mesin press hidrolik, peralatan -'1.D. dan cetakan sampel. Bahan yang : ::kai adalah BizO: {99.9%), PbO :- 9ro). SrCOr 09.995%), CaCO3 -'-,i9qb), CUO (99,99yo), aquades, dan *1.,). t 65%) F nr,ses
r 0atn)
Gambar 3. Diagram sintering
Pada Gambar
furnace. Selanjutnya sampel dikarakterisasi dengan
?enelitian dimulai dengan menimbang
::-1n vangdiperlukan yaitu
Bi2O3. PbO,
pola difraksi sinar-X untuk mengetahui fasefase yang terbentuk.
S:-tJ,.. CaCOr dan CuO dengan . -:p,rsisi Bir,e Pbo.+ Srz Car.ozs Cu2,625. :;:"at masing-masing bahan disesuaikan
:::ran komposisi tersebut.
Analisa Data
Untuk karakterisasi struktur kristal dilakukan pengukuran pola XRD. Untuk mengamati evolusi pertumbuhan fase 2212 dilakukan perhitungan fraksi volumenla berdasarkan speldrum XRD, dengan
Untuk
-.rperoleh sampel yang lebih homogen, ::j.en tersebut dicampur dengan aata yaitu semua bahan arnal berupa
,":::uk tersebut dilarutkan
:::puran
aquades
menggunakan
dan asarn nitrat.
menggunakan rumus [Bredehoft,dkk, 1997]:
!: :njutnya larutan dikeringkan
:-:_sk-u
pemanasan dilakukan
sampel didinginkan dalam
Sintesis
:-;h
3
dengan laju 6000C/jam mencapai suhu 890oC hingga terjadi pelelehan kemudian ditahan selama waktu (t) yang divariasi antara 35 menit dan 4A menit, dan selanjutnya suhu diturunkan dengan laju loc/jam sampai suhu akhir 820oC kemudian
dan kemudian sampel
dalam digerus
:
(rr. i ) I (.2212\ (total) I Sedangkan fraksi volume fase 2212 yang terorientasi pada sumbu c dihitung dengan menggunakan rumus [Mao,dkk,
Fv
:;:gan
menggunakan alat mortar sampai Proses selanjtrtnya kalsinasi yaitu ...:pel dipanaskan dalam tungku selama -- jam dengan temperatur 810'C untuk ::nshilangkan gugus karbonat. Untuk :"ningkatkan reaksi padatan maka sampel .-=.anjutnya perlu dibuat dalam bentuk yakni dengan mengepres :,: it.
-:-is.
19e61:
P Dimana
--.nggunakan alat pengepres sehingga :.::silkan diameter sample sekitar 13
- !{Ag/)
P
l(2212)
-,: dan tebal 2,5 mm. Selanjutnya
r(total)
...:rpel disintering dalam tungku, dengan
0I.2)
Itotal2212
:
:
:
fiaksi volume fase terorientasi intensitas fase 2212 rase
,::,:Tffffluruh 25
XrdAnalysis Of Bi-2212 Superconductors: Prepared By The Self-Flux Method Q,,lurmalita, dkk)
(004 :
intensitas fase dengan
Selaqjutnya Gambar 5 memperlihatkan spektrum XRD dengan waktu pelelehan 40 menit. Pola tersebut juga menunjukkan puncak-puncak dari fasa 2212 dan juga masih adanya fasa impuritas. Untuk sampel ini bidang kristal yang terorientasi dalarn arah sumbu c kristal juga memiliki nilai hk{ 008 dan 0010 namun dengan puncak yang cukup dominan. Berdasarkan perhitungan diperoleh fraksi volume 67.68yo, fasa
bidang (, genap
Untuk impuritas yang terbentuk
dapat diketahui sebagai selisih antara angka 100% dengan nilai fraksi volume.
UI.
HASIL DAI{ PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini dilakukan analisis parameter proses yaitu walctu pelelehan
terhadap karakteristik sampel
terorientasi 38.89%, dan impuritas 32,32Yo. Dari analisa pola XRD maka sample dengan waktu leleh 40 menit menunjukkan kualitas yang lebih baik dibandingkan sampel dengan waktu leleh'35 menit. Impuritasnya lebih sedikit, dan nilai prosentase fasa terorientasinya yang cukup baik memberikan kemungkinan rapat arus yang cukup tinggi. Penambahan waldu leleh menjadi 40 menit menyebabkan atom-atom bahan memiliki periode waktu yang cukup untuk menyusun formasi fasa 22lZ selama proses pelelehannya. Rangkuman hasil kalakterisasi sampel ditarnpilkan pada Tabel
yang
dihasilkan, berdasarkan analisa pola XRD. Dari hasil analisa pola XRD sampel, dapat diidentifikasi kepemilikan setiap puncak puncak yang terbentuk dengan memplot pola grafik yang terbentuk dengan grafik acuan BPSCCO-2212. Selanjutnya dapat dihitung nilai dari fraksi volume fase 2212, persentase fase terorientasi, dan impuritas yang terbentuk berdasarkan persamaan II.1 danll.2. Gambar 4 memperlihatkan spektrum XRD dengan waktu pelelehan 35 menit. Gambar tersebut menunjukkan puncakpuncak dari fasa 2212. Puncak yang nilai hkt, adalah 00t dengan 0 bilangan genap,dimana pada gambar ini bernilai 008 dan 0010 menunjukkan bidang-bidang kristal yang terorientasi. Selain itu juga muncul puncak fasa impuritas yang berasal dari non fasa 2212 dan impuritas lain. Berdasarkan perhitungan maka untuk sampel dengan waktu leleh 35 menit diperoleh fraksi volume Bi-2212 5l.A3yo, fasa terorientasi 8.79Yo, dan impuritas
l. BPSCC(!22U flulB 0,025,t= 40 roi.
;
"8,,
i3 "*:
48'97%' [email protected] oro25.t
= 35
mcnrt
Gambar
5. Hasil pengukuran speklrum XRD
sampel Bi-2212 dengansuhu leleh 890oC, waktu leleh 40 rnenit (I= impuritas)
€* !
Tabel 1. Rekapitulasi data hasil identifikasi Suhu leleh
Carnbar 4. Hasil pengukuran spektrum XRD sampel Bi-2212 dengan waktu leleh 35 menit (I : Impuritas)
roc) 26
Kadar Fluks
Waktu
FV
leleh
2212
(mnit)
(a/"1
P (o/o)
Impu ritas (o/"1
Xrd Analysis OfBi-221 2 Superconductors: prepared By The Self-Fhtt Method (Nurmalitq, dkk) r
i,
r:i.025
35
51,03
;,
8.79
48.97
*
,-1.025
40
67,68
38.89
?) 1)
:'*,:ti:!tn\.a bagairnana pengaruh i,::- terhadap karakteristik
3.
waktu leleh 40 menit yaitu sebesar 67,68 % dan 38,89 o/o, sedangkan fasa
waktu sampel
':i::rthatkan pada Gambar 6.
Prosentase fraksi volume fasa ZZ12 dan fasa terorientasi tertinggi diperoleh pada
impuritas paling rendah sebesar 32,32 % diperoleh pada waktu pelelehan yang sama.
Pengaruh waktu pelelehan terhadap
karakteristik
DAFTAR FUSTAKA
bahan superkonduktor Bi-zZlz '
_'
-""';'
;r'iillr:t l*'
t.
Suprihatin. 2008. Pengaruh Variasi
Sulzu Sintering Dalam Sintesis Superlronduktor Bi-2212 Dengan
Doping Pb (BPSCCO) Pada Suhu Kalsinasi 970"C. Seminar Nasional Sains dan Teknologi-ll. Universitas
3J waktf $elelehantnenit)
-;:i-flr 6.
Lampung.
40
2.
l
pengaruh \4,aktu leleh terhadap
. ---'::ristik sampel
J.
r,".. I{ESIMPTILAN
Teiah dilakukan sistesis
bahan
4.
:i-:erkonduklor Bi-2212 yang ditumbuhkan
:rsan metode self-flux
dengan
:=:rr ariasikan waktu leleh dan pola XRD yang terbentuk. -;:ganaiisis
dilakukan :- it di simpulkan bahrva: Telah berhasil dibuat bahan superkondulcor Bi fasa 2212 dengan
-':.:r hasil penelitian yang telah
self-flux. \\:aktu pelelehan berpengaruh
metode
-
Microsructttre
in
Sil.ver-sheathed
(Bi, Pb) 2Sr 2Ca2CttjO, Superconductors
Tape, IOP Publishing Ltd. pada
fraksi volume, fasa terorientasi,
impuritas fasa yang Penambahan waktu
5.
Yulianti, Nanik. 2AA2. Sintesis Kristal Superkanduloor Dengan Metode Self Flttks. Tesis (S2). KBK Fisika Material. ITB. Strobel, P. dkk., 1992. Phase Diagrant of The System Bit,Pbo1SrzCuOaCaCuO2 Between 825"C and ll00"C, Physica C, 201. Bredehoft. S. Li, M, dkk, 1997. The Effect O.f Annealing And Mechanical Deformation on The Grain Aligmew Af (Bi, Pb)2Sr2Ca2Cuj,* Superconductot. Physica C 275. Mao. C.8., dkk, 1996. The Effect of The Silver Layer on Texture Groy,th and
dan
terbentuk. pelelehan
meningkatkan prosentase fraksi volume dan fasa terorientasi, serta memperkecil fasa impuritas yang terbentuk.
27
lNqrnl-lit&
ls$N'!14{AS13
JURNAL
ruffiffiffitu #
s*
,fr=x
IINg IItix ilrr=rc
ffi gk ffi ffi ffi
ffi ffi
t
re
&
ffi
Hllx;Lreffiffiffiffi
':=ffiffiffi
ffi ffi w F
'r--*wgreww -=*ry#*ffiffi
Fakultas Matennatika Dan llmu Fengetahuan Alam Universitas Syiah Kuala Banda Aceh
