Sintesa dan Karakterisasi Koloid Nanopartikel Emas (Au) Dengan Metode Laser Ablasi di dalam Medium Cair

(1)

SINTESA DAN KARAKTERISASI KOLOID NANOPARTIKEL EMAS (Au) DENGAN METODE LASER ABLASI DI DALAM MEDIUM CAIR

SKRIPSI

RAHMAD SALEH NASUTION 120801015

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

RAHMAD SALEH NASUTION 120801015

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

OLEH:

Rahmad Saleh Nasution NIM: 120801015

Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing

Prof.Dr. Zuriah Sitorus, MS Dr. Yuliati Herbani, M.Sc NIP. 19560726198032001 NIP. 197907162002122008

Diketahui Oleh:

Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-LIPI Ketua, Kepala,

(4)

PERSETUJUAN

Judul : Sintesa dan Karakterisasi Koloid

Nanopartikel Emas (Au) Dengan Metode Laser Ablasi Di dalam Medium Cair

Kategori : Skripsi

Nama : Rahmad Saleh Nasution

NomorIndukMahasiswa : 120801015

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Medan , Mei 2016

DisetujuiOleh

Pembimbing 1, Pembimbing 2,

Prof.Dr. ZuriahSitorus, MS Dr. YuliatiHerbani, M.Sc NIP. 19560726198032001 NIP. 197907162002122008

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

(5)

PERNYATAAN

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, yang di dalammya terdapat beberapa kutipan dan ringkasan sebagai referensi yang masing - masing disebutkan sumbernya.

Medan, Mei 2016

(6)

PENGHARGAAN

Pada tempatnya yang pertama dan utama di hati ini, penulis panjatkan puji dan rasa syukur kepada Ilahi Rabbi Allah SWT. Kemudian, shalawat serta salam-Nya, mudah-mudahan terlimpah curah ke pangkuan baginda Rasulullah SAW, beserta keluarganya, sahabatnya, dan umatnya yang masih turut dengan ajarannya.

Berkat rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas penulisan skripsi yang berjudul: “Sintesa dan Karakterisasi Koloid Nanopartikel Emas (Au)

Dengan Metode Laser Ablasi Di dalam Medium Cair”.

Penulis menyusun skripsi ini dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan

untuk mencapai gelar sarjana (S1) pada Program Studi MIPA, Jurusan Fisika, Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini dilakukan di Pusat Penelitian Metalurgi

Dan Material (P2MM), Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Serpong, Tangerang Selatan.

Kelancaran proses penulisan skripsi ini berkat bimbingan, arahan, dan petunjuk serta kerja sama dari berbagai pihak, baik pada tahap persiapan, penyusunan hingga terselesaikannya skripsi ini. Penulis dalam kesempatan ini menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya khususnya kepada Ayah, Ibu yang penulis cintai, senantiasa memberikanbantuan moril dan materil dorongan sampai selesainya study. Ucapan terimakasih serta penghargan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan pula kepada yang terhormat :

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang M.S sebagai Dekan Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) USU. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU beserta seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU.

(7)

kepercayaan serta banyak meluangkan waktu untuk membimbing serta menyempurnakan tugas akhir ini.

3. Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong.

4. Ibu Kirana Yuniati Putri S.T., M. Sc dan juga Bapak Dr. Isnaeni, M. Sc selaku pembimbing lapangan yang telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Cinta dan dukungan berupa moril maupun materil dari kedua orang tua penulis terkasih, Bapak Ali Imran Nasution dan Ibu Suhaibah Hutagalung S.Pd. Terima kasih atas segala yang telah dilakukan demi penulis, dan terimakasih atas setiap cinta yang terpancar serta doa dan restu yang selalu

mengiring tiap langkah penulis. Beserta Abang saya Abdul Karim dan Hamdani, Kakak saya Siti Asiah dan Leli Khairani, Adik-adik saya Juli

Andri, Rajiansyah, Kasfillah, serta keluarga besar yang telah memberikan dukungan dan semangat dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

6. Pegawai-pegawai Metalurgi yang selalu memberikan semangat dan juga dukungan dalam penyelesaian skripsi ini.

7. Terkhusus kepada teman dan juga sahabat saya Muhammad Taufik yang sangat membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini.

(8)

SINTESA DAN KARAKTERISASI KOLOIDNANOPARTIKEL EMAS(Au) DENGAN METODE LASER ABLASI DI DALAM MEDIUM CAIR

ABSTRAK

Pembuatan koloid nanopartikel emas dengan metode laser ablasi didalam medium cair (PLAL). Parameter-parameter yang digunakan seperti energi laser, panjang gelombang, variasi waktu, dan konsentrasi CTAB. Dengan berfokus pada kondisi sinar laser pada plat Au yang dimasukkan ke dalam cairan. Cairan yang digunakan pada penelitian ini adalah H2O + CTAB. Konsentrasi CTAB yang digunakan disini yaitu konsentrasi 0,001 wt%, 0,01wt%, dan 0,1 wt%. Cairan yang digunakan sebanyak 3 ml. Plat Au dimasukkan kedalam cairan kemudian diradiasi energi laser dengan panjang gelombang yang berbeda. Energi laser yang digunakan pada penelitian ini dibagi menjadi tiga wilayah( rendah, menengah, dan tinggi). Dengan melakukan radiasi selama 1 jam, 45 menit, 30 menit, dan 15 menit akan menghasilkan koloid nanopartikel emas murni. Berdasarkan referensi, bahwa dengan energi 19 mJ, konsentrasi CTAB 0,01 wt% pada waktu radiasi 1 jam diperoleh parameter terbaik dalam menghasilkan koloid nanopartikel emas. Efek panjang gelombang pada ukuran partikel diteliti pada 532 nm dan 355 nm. Panjang gelombang laser ablasi optimal adalah 532 nm.

(9)

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION Of COLLOIDAL GOLD NANOPARTICLES (Au) By LASER ABLATION METHOD In LIQUID

MEDIUM

ABSTRACT

Researched manufacture of gold nanoparticle by laser ablation method in liquid medium (PLAL) has been. By using parameters such as laser energy, wavelength, time variations, the concentration of CTAB. With focuses on the condition of the laser beam towards the Au plat is incorporated into the liquid. The liquid used in this

research is H2O + CTAB. The concentration of CTAB used here are 0,1 wt%, 0,01

wt%, and 0,001 wt%. H2O + CTAB was used here 3 ml. Plat Au entered into liquid is

then irradiated with differentenergy and wavelength . Laser energy that is used in this research is divided into three regions (low, medium, and high). By doing radiation for 1 hour, 45 minutes, 30 minutes, and 15 minutes will produce pure gold nanoparticles. Based on reference, that with energy 19 mJ, concentration CTAB0,01 wt% on time irradiation at 1 hour is the best parameters in producing colloidal nanoparticle of gold. Effect of wavelength on the particle size was examined at 532 nm and 355 nm. Optimal wavelength laser ablation is 532 nm.

(10)

DAFTAR ISI

Bab 1. Pendahuluan

1.1 LatarBelakang 1

Bab 2. TinjauanPustaka 2.1

Keuntungan dan Aplikasi Koloid Nanopartikel Logam Emas (Au)

Laser dan Karakterisasi Sinar Laser Laser Neodymium-YAG (Nd-YAG) Respon Material

2.7.1 Proses AktivasiSecara Thermal 2.7.2 Peleburan Permukaan

2.7.3 Ablasi Absorbansi

Panjang Gelombang

Sintesis Koloid Nanopartikel

Pulse Laser Ablation in-Liquid (PLAL)

(11)

2.13 2.14

Bab 3

Diameter Koloid Nanopartikel

Analisis Dan Karakterisasi Koloid Nanopartikel Emas 2.14.1 Spektrometer USB2000

Penembakan Sampel Dengan Laser Nd:YAG Tabel Data Sampel Yang Dipergunakan

27

Bab 4. Hasil Dan Pembahasan

4.1 Hasil karakterisasi Sampel Dengan Spektrometer 34

Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 45

5.2 Saran 45

Daftar Pustaka 46

(12)

DAFTARTABEL

Nomor

Tabel Judul Halaman

2.1 Data bahan emas (Au) 8

3.1 Rasio absorbansi koloid nanopartikel 22

4.1 Data sampel yang dipergunakan 28

4.2 Energi 19 mJ konsentrasi CTAB 0,001 wt%, 0,01 wt%, dan 0,1 wt%

36

4.3 Energi 9 mJ konsentrasi CTAB 0,001 wt%, 0,01

wt%, dan 0,1 wt%

37

4.4

4.5 4.6

4.7

Sampel dengan variasi waktu

Sampel dengan panjang gelombang 355 nm Data perbandingan koloid nanopartikel selama 2 minggu untuk 532 nm

Data perbandingan koloid nanopartikel selama 2 minggu untuk 532 nm

38

39 41

(13)

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 Lobang akibat radiasi pada ablasi laser pada logam perak Proses sederhana ablasi laser

Prinsip kerja spektrometer USB2000 Hasil radiasi sampel dengan energi 39 mJ konsentrasi CTAB 0,01 wt%, dan 0.1 wt% Identifikasi spektrometer untuk energi 39 mJ Identifikasi spektrometer dengan energi 19 mJ Identifikasi spektrometer dengan energi 9 mJ Identifikasi spektrometer dengan variasi waktu Identifikasi spektrometer untuk panjang gelombang 355 nm

Perbandingan panjang gelombang untuk variasi energi

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Lampiran Judul Halaman

A B

C

Gambar Bahan Dan Alat Penelitian Perhitungan Konsentrasi Sampel Hasil TEM dengan Program Origin

(15)

DAFTAR SINGKATAN

TEM : Transmission Electron Microscope

PLAL : Pulsa Laser Ablation in-Liquid CTAB : Cetyltrimethylammonium bromide

Nd-YAG : Neodymium-YAG