BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Transkripsi

1 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Teknik surface plasmon resonance (SPR) merupakan teknik mengeksitasi surface plasmons oleh cahaya dengan menggunakan prinsip attenuated total reflection (ATR). Penurunan reflektansi cahaya terjadi ketika cahaya menyinari lapisan tipis logam yang telah dideposisi di atas permukaan prisma atau biasa disebut sebagai konfigurasi Kretschmann. Hingga sekarang teknik SPR terus dikembangkan sebagai sensor dalam berbagai bidang, antara lain sensor deteksi biomolekul dan interaksinya, bahan-bahan kimia, kesehatan dan obat-obatan, pengawasan lingkungan, dan keamanan pangan (Homola, 2008). Sensor SPR sebagai sensor optik memiliki sensitivitas tinggi, real-time, dan tidak memerlukan proses pelabelan serta pemurnian yang rumit (Löfås dan McWhirter, 2006). Akan tetapi, pendeteksian objek secara langsung dengan menggunakan sensor berbasis SPR sering kali mengalami kesulitan, khususnya biomolekul, karena perubahan indeks bias yang bisa terjadi setiap detik (Homola et al., 1999). Salah satu metode untuk mengatasi masalah tersebut adalah modifikasi permukaan sensor dengan menambahkan material pengenal objek, biasa juga dikenal sebagai material cerdas atau smart materials (Sari, 2012). Smart materials harus tertata secara teratur di atas permukaan sensor dan bersifat tidak merusak, baik terhadap permukaan sensor maupun terhadap objek yang akan dideteksi. Lapisan smart material juga memiliki syarat berukuran sangat tipis karena keterbatasan kedalaman surface plasmon (SP) hanya sekitar 100 nm dari permukaan lapisan tipis logam (Maier, 2007). Karena itu, material nanopartikel yang memiliki ukuran di bawah 100 nm berpotensi untuk memenuhi syarat sebagai smart materials pada sensor SPR.

2 2 Salah satu material nanopartikel yang sedang banyak dikembangkan oleh para ilmuwan saat ini adalah material nanopartikel magnetik. Penambahan material nanopartikel magnetik Fe 3 O 4 pada sistem SPR telah dilakukan oleh Lee et al. untuk mendeteksi protein streptavidin (Lee et al., 2011). Lapisan nanopartikel Fe 3 O 4 menjadi lapisan tambahan yang reaktif dan mampu mengimobilisasi objek. Hasil eksperimen Lee et al. menunjukkan bahwa penambahan nanopartikel Fe 3 O 4 dapat meningkatkan respon SPR tanpa menggunakan ligan untuk memobilisasi protein. Penambahan nanopartikel Fe 3 O 4 pada sistem SPR juga telah dilakukan di Laboratorium Fisika Material, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada. Hasil eksperimen SPR dengan nanopartikel Fe 3 O 4 menunjukkan adanya dua lembah pada kurva SPR (Megasari, 2012). Dua lembah tersebut kembali muncul ketika nanopartikel Fe 3 O 4 dimanfaatkan untuk mendeteksi objek α-amilase (Husain, 2012). Akan tetapi, pada penelitian berikutnya kurva ATR hanya memiliki satu lembah SPR pada sistem SPR dengan nanopartikel Fe 3 O 4 yang digunakan untuk mendeteksi DNA melon (Ekariyani, 2004). Penelitian ini memodifikasi sistem konfigurasi Kretschmann-perak dengan menggunakan nanopartikel CoFe 2 O 4 sebagai bahan alternatif nanopartikel magnetik. Nanopartikel CoFe 2 O 4 memiliki sifat kristal yang sejenis dengan Fe 3 O 4 dan tidak mudah teroksidasi. Penelitian ini akan mengkaji pengaruh penggunaan nanopartikel CoFe 2 O 4 terhadap pergeseran sudut SPR. Nanopartikel magnetik CoFe 2 O 4 dideposisi di atas konfigurasi Kretschmann termodifikasi menggunakan lapisan tipis perak (prisma/ag/np-cofe 2 O 4 ). Pengamatan pergeseran sudut SPR terhadap pemanfaatan nanopartikel CoFe 2 O 4 akan diperluas dengan menambahkan efek medan magnet luar.

3 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka dapat ditarik rumusan masalah pada penelitian ini sebagai berikut: 1. Bagaimana pergeseran sudut SPR yang teramati pada sistem konfigurasi Kretschmann-perak termodifikasi oleh tiga sampel nanopartikel CoFe 2 O 4 dengan ukuran partikel yang berbeda? 2. Bagaimana pergeseran sudut SPR yang teramati setelah sistem konfigurasi prisma/ag/np-cofe 2 O 4 diberikan medan magnet luar? 1.3. Batasan Masalah Penelitian ini hanya terbatas pada analisis pergeseran sudut SPR pada sistem konfigurasi prisma/ag/np-cofe 2 O 4. Tiga sampel nanopartikel CoFe 2 O 4 disintesis dengan tiga variasi parameter, yaitu konsentrasi NaOH (1,5 dan 5,0 M), lama pengadukan (120 dan 150 s), dan suhu pengadukan (80 dan 120 C). Perak yang dievaporasi di atas permukaan datar prisma setengah lingkaran BK-7 bermassa 9 mg. Larutan nanopartikel CoFe 2 O 4 yang dideposisikan di atas permukaan lapisan tipis perak memiliki konsentrasi massa 1%. Lapisan tipis nanopartikel CoFe 2 O 4 dianggap tersebar dan tertata secara teratur serta homogen di atas permukaan lapisan tipis perak. Pada saat eksperimen SPR dalam pengaruh medan magnet luar, magnet permanen yang digunakan memiliki medan magnet sebesar 550 mt. Sedangkan medan magnet yang terukur di bawah permukaan datar prisma adalah sebesar 13 mt ketika magnet diletakkan di atas permukaan lengkung prisma Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini sebagai berikut: 1. Mengetahui pengaruh penambahan nanopartikel CoFe 2 O 4 dengan ukuran partikel yang berbeda terhadap pergeseran sudut SPR.

4 4 2. Mengetahui pengaruh medan magnet luar terhadap nanopartikel CoFe 2 O 4 terhadap pergeseran sudut SPR Manfaat Penelitian Penelitian ini adalah melakukan modifikasi konfigurasi Kretschmannperak dengan menggunakan nanopartikel magnetik CoFe 2 O 4. Hasil penelitian diharapkan dapat dijadikan sebagai acuan bagi penelitian selanjutnya baik dalam pengembangan optimalisasi maupun aplikasi deteksi objek dengan menggunakan teknik SPR Kebaruan Penelitian Kebaruan penelitian ini ada pada pengaruh penambahan nanopartikel magnetik CoFe 2 O 4 dengan ukuran partikel yang berbeda pada sistem konfigurasi Kretschmann-perak terhadap pergeseran sudut SPR. Selain itu, penelitian ini juga mengkaji pengaruh medan magnet luar terhadap pergeseran sudut SPR nanopartikel CoFe 2 O Sistematika Penulisan Penelitian ini terdiri dari enam bab, yaitu pendahuluan, tinjauan pustaka, dasar teori, metode penelitian, hasil dan pembahasan, kesimpulan dan saran, kemudian ditutup dengan daftar pustaka dan lampiran. Bab pertama adalah pendahuluan yang terbagi dalam enam subbab, meliputi latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, kebaruan penelitian, dan sistematika penulisan. Bab kedua menjabarkan kajian pustaka tentang modifikasi surface plasmon resonance (SPR) dengan nanopartikel magnetik, dan pengaruh medan magnet terhadap indeks bias nanopartikel magnetik.

5 5 Bab ketiga menjelaskan tentang teori yang mendasari penelitian ini, terdiri dari kajian dasar surface plasmon resonance (SPR), nanopartikel CoFe 2 O 4, sifat magnetik material, dan prinsip dasar alat karakterisasi material. Bab keempat menjelaskan empat hal terkait kegiatan penelitian, yaitu alat dan bahan yang digunakan, tahapan fabrikasi CoFe 2 O 4 dan eksperimen SPR, skema penelitian, dan analisis data. Selanjutnya, bab kelima menyajikan data karakterisasi nanopartikel CoFe 2 O 4 dan eksperimen SPR beserta pembahasannya. Bab keenam menyimpulkan keseluruhan penelitian dan memberikan saran untuk perbaikan penelitian berikutnya. Daftar pustaka mencantumkan seluruh referensi yang digunakan dalam penelitian ini. Penulisan tesis ditutup dengan beberapa lampiran terkait hasil karakterisasi yang lengkap, perhitungan data, dan jurnal yang telah dikirimkan pada dua pertemuan ilmiah internasional.