Harsono, Heru (2015) Karakteristik Kekristalan Dan Sifat Magnetik Partikel Nano (Zno:Mn) Sebagai Material Spintronik. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Perhatian besar penelitian diberikan kepada partikel nano magnetik. Tertariknya para peneliti pada kajian partikel nano magnetik dikarenakan partikel nano magnetik mempunyai sifat fisis dan sifat kimia yang dimiliki berbeda dengan sifat material bulknya. Salah satu material partikel nano magnetik yang menjadi daya tarik dan perhatian besar untuk diteliti oleh para peneliti dunia adalah partikel nano magnetik berbasis ZnO. Partikel nano magnetik berbasis ZnO dapat dikembangkan dengan memodifikasi material tersebut dengan cara menyisipkan atom dari golongan logam transisi pada posisi atom utama dengan perhitungan stoikiometri. Penyisipan atom dari logam transisi pada material partikel nano ZnO banyak dilakukan oleh peneliti guna mengetahui sifat material spintronik. Pemilihan atom Mangan sebagai dopan berkaitan dengan solubilitas yang tinggi ketika disubstitusikan kedalam sistem wurtzite ZnO dibandingkan dengan atom logam transisi lain. Sebagian besar peneliti telah melakukan penelitian sintesis dan sifat magnetik bahan secara lebih rinci dengan menggunakan berbagai metode sintesis, antara lain mechanical milling, mekanokimia, kimia basah, sol-gel, hidrolisis paksa, deposisievaporasi fasa cair, evaporasi termal, dekomposisi gelombang mikro, hidrotermal, dan kopresipitasi. Metode kopresipitasi merupakan salah satu metode yang mempunyai kelebihan dari sisi kemudahan dalam pelaksanaan sintesisnya yaitu dapat dilakukan pada suhu rendah. Tujuan penelitian ini adalah melakukan sintesis partikel nano (ZnO:Mn), mengetahui kekristalan, mengetahui pengaruh doping atom Mangan terhadap struktur kristal (parameter kisi, volume sel) dan sifat magnetik partikel nano (ZnO:Mn). Penelitian ini menggunakan metode eksplorasi laboratorium secara eksperimental. Bahan-bahan awal penyusun partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,25) ditimbang sesuai dengan komposisi molar senyawa. Komposisi molar dirubah menjadi perbandingan berat yang disesuaikan dengan keperluan karakterisasi. Semua sampel partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,25) disintesis dengan metode kopresipitasi. Karakterisasi sampel partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,25) yang dilakukan adalah uji struktur kristal dengan menggunakan spektrum yang diperoleh dari X-Ray Difractometer. Pengujian struktur permukaan dilakukan dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM TM 3000) dan Transmission Electron Microscopy (TEM JEOL-JEM 1400) serta pengujian kandungan unsur dalam sampel dilakukan dengan menggunakan Energy Dispersive X-Ray (EDX FEI Inspect S50). Pengujian gugus fungsi dilakukan dengan menggunakan Spectrophotometer Fourier Transform Infra-Red (FTIR Shimadzu 8400-S). Pengujian energi gap dilakukan dengan menggunakan Ultra Violet Visible Spectrophotometer 1601 Shimadzu dan pengujian sifat magnetik dilakukan dengan menggunakan Vibrating Sample Magnetometer (VSM Tipe Oxford VSM1.2H). Partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,25) telah berhasil disintesis dengan metode kopresipitasi. Hasil analisis kualitatif komposisi dengan EDX menunjukkan keberadaan unsur mangan pada partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,01≤x≤0,025) dan fraksi berat unsur Mangan cenderung meningkat secara linier. Hasil analisis FTIR memperkuat keberhasilan doping Mangan yang ditunjukkan dengan munculnya puncak-puncak disekitar panjang gelombang 500 cm-1 dan 400 cm-1 yang diklaim sebagai mode regangan antara logam transisi (Zn,Mn) dengan O. Hasil analisis identifikasi fasa menggunakan Program X`Pert High Score Plus menunjukkan partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,09) mempunyai fasa kristal struktur heksagonal wurtzite. Tidak munculnya puncak-puncak difraksi tambahan dari fasa sekunder dalam pola difraksi partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,09) menunjukkan bahwa partikel nano yang dihasilkan dari penelitian ini merupakan fasa tunggal struktur heksagonal wurtzite. Sedangkan hasil analisis identifikasi fasa menggunakan Program X`Pert High Score Plus, partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,10≤x≤0,25) menunjukkan dua fasa kristal yaitu fasa kristal heksagonal wurtzite dan fasa kristal hetaerolite tetragonal (ZnMn2O4) yang ditandai dengan kemunculan puncak-puncak difraksi kecil tambahan pada pola difraksi. Hasil karakterisasi SEM dan TEM menunjukkan bahwa ukuran partikel dari semua sampel berada dalam orde nanometer. Pertumbuhan butir wurtzite dihalangi oleh inkorporasi ion Mn2+, namun demikian ukuran butir partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,25) relatif stabil. Foto SEM dengan jelas menggambarkan bahwa morfologi sampel berkarakter tidak homogen dengan distribusi yang tak seragam dan dimensi sekitar 100 nm. Partikel-partikel yang berbeda tidak dapat dibedakan dengan sangat jelas disebabkan oleh bertumbuhnya butir. Hasil karakterisasi SEM diperkuat oleh hasil TEM yang menunjukkan morfologi partikel nano berbentuk bulat (spherical) cenderung teraglomerasi dan distribusi ukuran partikelnya juga relatif tidak homogen. Sedangkan ukuran partikel berkisar antara 50 -100 nm. Hasil analisis Rietveld memperlihatkan bahwa penambahan konsentrasi doping Mangan mengakibatkan bertambahnya harga parameter kisi dan volume kisi. Hasil karakterisasi dengan VSM, partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,00≤x≤0,06) dengan ukuran partikel sekitar 17,48 – 118,83 nm memperlihatkan sifat paramagnetik pada suhu ruang, partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,07≤x≤0,09) dengan ukuran partikel sekitar 33,84 – 40,3 nm memperlihatkan sifat superparamagnetik pada suhu ruang, sedangkan partikel nano Zn(1-x)MnxO (0,10≤x≤0,25) dengan ukuran partikel sekitar 21,89 – 73,93 nm memperlihatkan sifat paramagnetik pada suhu ruang.
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DES/620.5/HAR/k/2015/061601956 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 620 Engineering and allied operations > 620.5 Nanotechnology |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Nur Cholis |
| Date Deposited: | 18 Apr 2016 11:27 |
| Last Modified: | 18 Apr 2016 11:27 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/161044 |
Actions (login required)
 |
View Item |