BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan Nanoteknologi merupakan salah satu bidang yang menarik perhatian para peneliti dunia saat ini. Nanoteknologi adalah teknik rekayasa atau sintesis (kombinasi berbagai material menggunakan berbagai metode), pengukuran dan karakterisasi material baru dalam ukuran nanometer untuk aplikasi diberbagai bidang kehidupan. Suatu material atau bahan dikatakan dalam ukuran nano apabila memiliki ukuran kurang dari 100 nm. Nanoteknologi memiliki cakupan yang sangat luas sesuai dengan manfaatnya masing-masing, diantaranya adalah nanomedicine, nanomaterial, nanopartikel, nanokimia dan lain-lain. Salah satu yang menjadi tinjauan dan menarik perhatian para peneliti adalah nanopartikel. Secara umum pertanyaan yang timbul adalah apa yang terjadi pada material ketika semua dimensi fisiknya diperkecil hingga ukuran nanometer (Gajbhiye dkk, 2011). Nanopartikel memiliki keunggulan dibandingkan dengan material bulk. Pada ukuran nano, sifat nanopartikel magnetik mengalami perubahan yang unik misalnya menjadi lebih reaktif terhadap medan magnet luar (memiliki respon yang tinggi). Sifat ini dinamakan superparamagnetik. Sifat ini muncul pada nanomaterial berorde satu domain magnetik. Pada saat medan magnet luar diberikan maka nanopartikel akan sangat reaktif akan tetapi jika medan magnet luar dihilangkan maka pengaruhnya adalah secara perlahan-lahan hilang dan sifatnya akan mirip dengan material paramagnetik. Hal inilah yang membuat nanopartikel menjadi sangat penting dan menarik kehadirannya untuk diaplikasikan dalam bidang medis seperti pada MRI, hyperthermia dan sebagai drug delivery. Selain itu, aplikasi nanopartikel dalam jumlah yang besar adalah untuk mengetahui efek interaksi nanopartikel secara fisik pada suatu sistem (Kmelie dkk, 2012). Salah satu jenis nanopartikel yang penting dan menarik untuk diteliti adalah manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ). MnFe 2 O 4 yang termasuk dalam kelompok soft ferrite memiliki sifat magnetik dan struktur spinel kubik (Sunaendar dan

2 Dharma, 2007), dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang seperti sebagai media penyimpanan, drug delivery, ferrofluid, biosensor dan sebagai katalis. Untuk memperoleh nanopartikel manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) ada beberapa cara atau metode yang dapat dilakukan diantaranya adalah kopresipitasi, metode sol-gel, mikroemulsi, sintesis hidrotermal, combustion dan lain-lain. Di antara metode tersebut, kopresipitasi merupakan metode sederhana (prosesnya tidak sulit) yang dapat dilakukan pada suhu lingkungan normal (Lu dkk, 2007), dengan harapan ukuran partikel yang diperoleh lebih kecil dan homogen. Selain itu, hal lain yang perlu diperhatikan agar ukuran nanopartikel dapat dikontrol dan diaplikasikan adalah modifikasi permukaan nanopartikel. Modifikasi yang dapat dilakukan adalah dengan melapisi permukaan nanopartikel atau dikenal dengan proses enkapsulasi. Salah satu tujuan dari proses enkapsulasi adalah mencegah terjadinya penggumpalan (agglomerasi) pada nanopartikel. Proses enkapsulasi depat dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis bahan atau material tertentu misalnya polyethylene glycol (PEG), polistirene, kanji, zat kimia anorganik seperti silika (SiO 2 ), ZrO 2, TiO 2 (Panigraha, 2011). Di antara bahan-bahan tersebut, salah satu bahan yang menjanjikan adalah silika (SiO 2 ). Keunggulan silika (SiO 2 ) yang dapat diaplikasikan dalam proses enkapsulasi yaitu silika sebagai penghalang interaksi (gaya tarik-menarik) diantara nanopartikel sehingga lebih mudah terdispersi pada medium cair dan melindungi dari lingkungan asam yang dapat merusak lapisan nanopartikel. Selain itu, dengan adanya gugus silanol yang berlimpah pada lapisan silika menyebabkan permukaan nanopartikel lebih mudah diaktivasi dengan berbagai jenis gugus fungsi lainnya dan yang paling penting adalah memberikan sifat inert (secara kimia) untuk nanopartikel pada sistem biologis. Silika yang digunakan untuk enkapsulasi dapat berasal dari prekursor TEOS dan sodium silicate (Na 2 SiO 3 ). Prekursor TEOS memberikan kepaduan yang baik saat digunakan sebagai bahan enkapsulasi, akan tetapi TEOS memiliki harga yang mahal dan sifat racun yang tinggi, sedangkan sodium silicate harganya lebih murah, relatif tidak beracun dan proses enkapsulasi yang sederhana (Pauzan, 2015).

3 Berdasarkan kajian terhadap metode sintesis dan bahan enkapsulasi yang telah disebut di atas, maka pada penelitian ini dilakukan sintesis nanopartikel manganese ferrite melalui kopresipitasi dan menggunakan silika (prekursor sodium silicate) sebagai bahan enkapsulasi. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana proses sintesis nanopartikel manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) dengan menggunakan metode kopresipitasi dan proses enkapsulasi dengan silika (SiO 2 ) 2. Bagaimana gugus fungsi antar atom setelah dienkapsulasi dengan silika(sio 2 ) pada manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) dengan menggunakan uji Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR) 3. Bagaimana struktur kristal dan sifat magnetik pada manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) setelah dienkapsulasi dengan silika (SiO 2 ) 1.3 Batasan Masalah Penelitian nanopartikel manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) dibatasi pada kajian sinstesis (MnFe 2 O 4 ) dengan menggunakan metode kopresipitasi dan pengaruh variasi konsenstrasi lapisan silika terhadap nanopartikel sebesar 50%, 30%, 20%, 15%, 10% dan 5% yang kemudian dilakukan tinjauan terhadap ukuran butir, struktur kristal, gugus fungsi dan sifat kemagnetan dengan menggunakan uji X- Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR) dan Vibrating Sample Magnetometer (VSM).

4 1.4 Tujuan Penulisan Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mensintesis nanopartikel manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) dengan menggunakan metode kopresipitasi dan melakukan enkapsulasi dengan silika (SiO 2 ). 2. Mempelajari mekanisme bonding (pengikatan) antar atom setelah manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) dengan menggunakan analisa spektrum FTIR. 3. Mempelajari stuktur kristal dan sifat magnetik manganese ferrite (MnFe 2 O 4 ) setelah dienkapsulasi dengan silika (SiO 2 ) dengan menggunakan analisa XRD dan VSM. 1.5 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai metode sintesis nanopartikel dengan kopresipitasi dan pengaruh variasi konsenstrasi SiO 2 pada enkapsulasi nanopartikel MnFe 2 O 4. Penelitian ini diharapkan menjadi referensi bagi penelitian selanjutnya dalam melakukan sintesis dan modifikasi nanopartikel magnetik lainnya. 1.6 Sistematika Penelitian 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 berhubungan dengan sintesis MNPs MnFe 2 O 4 dengan menggunakan metode kopresipitasi yang selanjutnya dilakukan enkapsulasi menggunakan silika.

5 BAB III berisi tentang dasar teori yang berhubungan dengan sintesis nanopartikel MnFe 2 O 4 menggunakan metode kopresipitasi dan enkapsulasi menggunakan silika BAB IV menjelaskan tentang metode yang dilakukan dalam penelitian, alat dan bahan yang diperlukan dalam proses sintesis nanopartikel MnFe 2 O 4 dan enkapsulasi menggunakan silika serta menjelaskan teknik pengolahan data. BAB V menunjukkan hasil yang diperoleh dari setiap proses penelitian BAB VI memuat kesimpulan dan saran yang berguna bagi penelitian selanjutnya. Daftar pustaka berisi tentang seluruh pustaka yang dijadikan referensi oleh penulis dan berisi tentang lampiran data-data yang diperoleh dalam penelitian.