Upload
hadung
View
216
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
SINTESIS DAN KARAKTERISASI CdSe SEMIKONDUKTOR
QUANTUM DOTS NANOPARTIKEL
SKRIPSI
NURUL FITRIATUL ANDRIYANI
PROGRAM STUDI S-1 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2016
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A 4
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan di
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi
kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan
sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.
iv
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
Nurul Fitriatul Andriyani, 2016. Sintesis dan Karakterisasi CdSe
Semikonduktor Quantum Dots Nanopartikel. Skripsi ini dibawah bimbingan
Drs. Adri Supardi, MS dan Dr. Andi Hamim Zaidan, S.Si, M.Si Departemen
Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.
ABSTRAK
Penelitian ini tentang sintesis dan karakterisasi CdSe semikonduktor quantum dots
nanopartikel. Sintesis dilakukan menggunakan metode organometalik. Dengan
prosedur ini, warna larutan CdSe berubah dari bening menjadi kuning dalam
waktu 60 menit setelah penambahan larutan Se. Hal ini menandakan adanya
perubahan ukuran dan band gap quantum dots seiring bertambahnya waktu.
Dengan kata lain ukuran dan band gap quantum dots dapat dikontrol dengan
menentukan waktu pertumbuhan yaitu setelah penambahan Selenium (Se).
Quantum dots CdSe yang telah disiapkan dikarakterisasi dengan uji spektrum
absorbansi, fluoresensi dan TEM. Panjang gelombang serapan maksimum hasil
karakterisasi adalah 490 nm, 505 nm dan 510 nm. Sedangkan panjang gelombang
emisinya 519,75 nm; 523,05 nm dan 531,08 nm. Intensitas fluoresensi yang
dihasilkan sudah cukup tinggi yaitu 4347,84 a.u.; 4392,89 a.u. dan 5879,72 a.u.
hasil uji TEM menunjukkan ukuran quantum dots yang dihasilkan telah berukuran
nanometer tetapi tidak homogen sebesar 20,18 nm; 21,73 nm; 22,28 nm; 24,78
nm; 29,87 nm; 31,52 nm; 33,40 nm; 33,78 nm dan 46,92 nm sehingga berpotensi
untuk mendeteksi sel kanker sedini mungkin.
Kata kunci : quantum dots, CdSe, nanopartikel.
v
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
Nurul Fitriatul Andriyani, 2016. Synthesis and Characterization of CdSe
Quantum Dots Semiconductor Nanoparticles. This research was under the
guidance of Drs. Adri Supardi, MS and Dr. Andi Hamim Zaidan, S.Si, M.Si
Department of Physics Faculty of Science and Technology University.
ABSTRACT
The research about the synthesis and characterization of semiconductor quantum
dots CdSe nanoparticles. CdSe quantum dots have been synthesized by
Organometallic method. In this procedure, the color of the solution changed from
transparant to yellow in 60 minutes after Se solution had been added. This
indicated a change in size and the band gap of quantum dots as the time
increased. In other words, the size of the quantum dots and the band gap could be
controlled by determining the time of growth after Selenium (Se) has been added.
CdSe quantum dots have been characterized by absorption spectrum test,
fluorescent test and TEM test. The results of maximum absorption spectrum
characterization were defined on the wavelength 490 nm, 505 nm and 510 nm.
Besides that, the emission wavelength were 519.75 nm; 523.05 nm and 531.08
nm. The results of fluorescence intensity were high enough on 4347.84 a.u.;
4392.89 a.u. and 5879.72 a.u. TEM test results indicated that the size of the
quantum dots results have nanometer-sized but not homogeneous on 20.18 nm;
21.73 nm; 22.28 nm; 24.78 nm; 29.87 nm; 31.52 nm; 33.40 nm; 33.78 nm and
46.92 nm, so it has a potency to detect cancer cells as early as possible.
Keywords: quantum dots, CdSe, nanoparticles.
vi
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa
melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga skripsi yang berjudul “Sintesis
dan Karakterisasi CdSe Semikonduktor Quantum Dots Nanopartikel”. Ini
dapat terselesaikan dengan baik Shalawat serta salam tetap terlimpahkan kepada
Nabi Muhammad SAW sebagai teladan yang baik bagi umat
manusia.
Penulisan skripsi ini merupakan langkah awal dalam mengerjakan skripsi
di Program Studi S1–Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.
Selama proses penulisan skripsi ini, penulis telah banyak mendapatkan berbagai
ilmu pengetahuan, pengalaman serta pelajaran yang sangat berharga. Oleh karena
itu, penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada :
1. Allah SWT dengan pertolongan dan petunjuk-Nya semua ini dapat berjalan
dengan lancar
2. Mama, Papa, Yasin, Doni dan Affa yang selalu melantunkan doa, memberi
semangat yang luar biasa serta rasa kasih sayang yang tak pernah putus untuk
dapat menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Moh.Yasin, M.Si selaku Kepala Prodi S1–Fisika sekaligus Kepala
Departemen Fisika yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk
menyusun skripsi ini
4. Bapak Drs. Adri Supardi, MS selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak
Andi Hamim Zaidan, M.Si, Ph.D selaku Dosen Pembimbing II yang selalu
meluangkan waktunya untuk berkonsultasi, memberi ilmu pengetahuan,
saran dan masukan yang sangat berharga serta selalu memberikan
dukungan penuh dalam penyusunan skripsi ini.
5. Bapak Siswanto, M.Si dan bapak Sami`an, S.Si, M.Si selaku dosen
penguji, terimakasih atas koreksi dan saran yang bersifat membangun
demi peningkatan ilmu dan hasil yang akan dicapai penulis.
6. Dosen-dosen dan seluruh staf karyawan Program Studi S1 Fisika, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga yang telah banyak membantu
kelancaran dalam penyusunan skripsi ini
vii
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
7. Bidadari terbaik (Bhintari, Winda dan Fiona), Derian dan Dheal serta
seluruh teman-teman Program S1 Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Airlangga Angkatan 2011 yang telah banyak memberi saran,
kritik dan dukungan yang luar biasa dalam penyusunan skripsi ini.
8. Ainal Yakin selaku tunangan dan calon mertua serta ipar yang selalu
memberi semangat dan motivasi penulis dalam pengerjaan skripsi ini.
Penulis sangat menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih
terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang
membangun dari semua pihak akan sangat berguna bagi penulis. Semoga skripsi
ini dapat menjadi pijakan penelitian selanjutnya dan dapat memberikan manfaat
bagi umat manusia.
Surabaya, 28 Januari 2016
Penulis,
Nurul Fitriatul Andriyani
viii
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL……………………………………………………………....... i
LEMBAR PERSETUJUAN …………………………………………………..… ii
LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………..……………… iii
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ……………………………………..… vi
ABSTRAK …………………………………..…………………………….…….. v
ABSTRACT …………………………………...…………………………...….... vi
KATA PENGANTAR …………………………………..………………...…… vii
SURAT PERNYATAAN TENTANG ORISINALITAS………………............ ix
DAFTAR ISI ………………………...…………………………….................... x
DAFTAR TABEL …………………...…………………………………..…...... xii
DAFTAR GAMBAR …………………...……………………………….…….. xiii
DAFTAR LAMPIRAN ……………………..…………………………..……. xv
BAB I PENDAHULUAN …………………………………………………...... 1
1.1.Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2.Rumusan Masalah ...................................................................................... 4
1.3.Batasan Masalah ........................................................................................ 5
1.4.Tujuan Penelitian ....................................................................................... 5
1.5.Manfaat Penelitian ..................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6
2.1.Nanopartikel .............................................................................................. 6
2.2.Quantum Dots .......................................................................................... 10
2.3.Material Semikonduktor Cadmium Selenide (CdSe) ................................ 17
2.4.Aplikasi Quantum Dots Dalam Bidang Biomedis .................................... 19
2.5.Karakterisasi Quantum Dots Nanopartikel .............................................. 20
2.5.1. Spektrofotometer UV-Vis ............................................................... 20
2.5.2. Spektrofotometer Fluoresensi.......................................................... 25
2.5.3. Transmission Electron Microscope (TEM) ..................................... 28
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 30
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................................... 30
3.2.Bahan dan Alat penelitian ............................................................................ 30
x
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
3.2.1 Bahan penelitian ............................................................... ............... 30
3.2.2 Alat penelitian .................................................................................. 31
3.3.Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 31
3.3.1 Sintesis Quantum Dots CdSe ......................................................... 33
3.3.2 Karakterisasi Sampel ....................................................................... 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………………….. 37
4.1.Visual dari Quantum Dots CdSe ………………………………................. 37
4.2.Karakterisasi Quantum Dots CdSe ……………………………………….. 40
4.2.1 Karakterisasi Sifat Optik Quantum Dots CdSe ……………...…… 40
4.2.1.1 Spektrum Absorbsi ………………………………...………........ 40
4.2.1.2 Spektrum Fluoresensi ………………………………………........ 44
4.2.2 Karakterisasi Sifat Fisik Quantum Dots CdSe …………………..... 46
4.2.2.1 Transmission Electron Microscope (TEM) .................................. 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………........ 49
5.1.Kesimpulan .................................................................................................. 49
5.2.Saran ............................................................................................................ 50
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 51
xi
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
DAFTAR TABEL
No. Judul Tabel Halaman
Tabel 2.1 Spektrum tampak dan warna komplementer ....................................... 23
Tabel 4.1 Fase pelarut yang digunakan untuk metode sintesis koloid ................. 40
Tabel 4.2 Hasil uji spektrum absorbsi dan band gap yang dihasilkan ................ 42
Tabel 4.3 Hasil uji spektrum fluoresensi quantum dots ...................................... 45
Tabel 4.4 Ukuran partikel quantum dots CdSe dengan menggunakan model Brus
dan model Yu ....................................................................................... 48
xii
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Tabel Halaman
Gambar 2.1 Dua pendekatan sintesis nanopartikel : top-down dan bottom-up
(Winarti, 2013) ............................................................................. 10
Gambar 2.2 Suspensi koloid quantum dots CdSe (Elizabeth M. Boatman,
George C. Lisensky dan Karen J. Nordell, 2005) ........................ 11
Gambar 2.3 Pelapisan quantum dots dengan TOPO (Talapin, et al. 2001) ....... 13
Gambar 2.4 Hubungan panjang gelombang dan ukuran quantum dots (Ooba,
2006) ............................................................................................ 16
Gambar 2.5 Reaksi pembentukan quantum dots CdSe (R.M. Hodlur dan M.K.
Rabinal, 2014) .............................................................................. 18
Gambar 2.6 Struktur kristal CdSe (Murray, C.B.; Kagan, C.R.; Bawendi, M.G.,
2000) ............................................................................................. 18
Gambar 2.7 In vivo pencitraan fluoresensi dari tumor (lihat panah) sebelum
dan sesudah injeksi (Maoquan chu dan rekannya, 2012) .............. 19
Gambar 2.8 Komponen alat spektrofotometer UV-Vis (Nuryadin, 2012) ........ 23
Gambar 2.9 Komponen-komponen spektrofotometer fluoresensi (Indah,
2015) ............................................................................................. 26
Gambar 2.10 Prinsip Transmission Electron Microscope (TEM) (Dann, 2000) . 28
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ................................................................. 32
Gambar 3.2 Seperangkat alat spektrofotometer UV-Visible .............................. 34
Gambar 3.3 Seperangkat alat spektrofotometer fluoresensi .............................. 35
Gambar 3.2 Peralatan Transmission Electron Microscope (TEM) .................... 36
Gambar 4.1 Visual dari hasil sintesis pertama (a) dengan cahaya ruang dan
(b) dengan cahaya lampu UV ........................................................ 37
Gambar 4.2 Visual dari hasil sintesis kedua (a) dengan cahaya ruang dan (b)
dengan cahaya lampu UV .............................................................. 38
Gambar 4.3 Spektrum absorbsi quantum dots CdSe sampel 1 ......................... 41
Gambar 4.4 Spektrum absorbsi quantum dots CdSe sampel 2 ........................ 41
Gambar 4.5 Spektrum absorbsi quantum dots CdSe sampel 3 ......................... 42
xiii
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
Gambar 4.6 Spektrum fluoresensi CdSe dengan pelarut hexane ...................... 44
Gambar 4.7 Merupakan hubungan antara penyerapan dan emisi energi untuk
molekul terpisah (kiri) dan untuk nanopartikel semikonduktor
(kanan) ......................................................................................... 46
Gambar 4.8 Hasil TEM quantum dots CdSe sampel 1 .................................... 47
xiv
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI NURUL FITRIATUL A
DAFTAR LAMPIRAN
No. Judul Tabel Halaman
1. Proses sintesis quantum dots CdSe 54
2. Peralatan karakterisasi quantum dots CdSe 57
3. Hasil uji spektrofotometer UV-Vis 58
4. Hasil uji spektrofotometer fluoresensi 59
5. Hasil uji TEM (Transmission Electron Microscopy) 60
6. Perhitungan band gap quantum dots CdSe 61
7. Perhitungan diameter quantum dots CdSe dengan persamaan Brus 62
8. Perhitungan diameter quantum dots CdSe dengan persamaan Yu 65
xv