![3. Karakteristik / Sifat Nanometal
3.1 Efek Permukaan
Karakteristik kunci dari nanomaterial yang pertama adalah jumlah atom
permukaan yang signifikan. Semakin kecil ukuran benda maka permukaan atom
penyusun benda tersebut yang terekspos dipermukaan benda akan memiliki fraksi
yang semakin besar. Jika benda tersusun dari kristal dengan struktur FCC maka
bisa kita hitung energi permukaan pada masaing masing bidang permukaannya.
Dari gambar diatas, maka dapat disimpulkan jika bidang {111} dari FCC
merupakan permukaan yang paling stabil karena mengandung energi permukaan
yang paling kecil. Hal ini menyebabkan permukaan dari bahan kristalin
nanopartikel cenderung tersusun dari bidang {111} seperti pada gambar berikut
berupa gambar TEM dari nanopartikel emas yang membentuk faset dengan bidang
[111]. Sifat dari nanomaterial yang berkaitan dengan atom permukaan adalah
sebagai berikut :
1. Nanomaterial memiliki luas permukaan yang besar serta jumlah atom
dipermukaan yang besar.
2. Memiliki energi permukaan dan tegangan permukaan yang tinggi.
3. Permukaan dari partikel kristalin dengan ukuran nano cenderung
membentuk faset.
4. Bidang faset cenderung tersusun dari bidang yang paling rapat.
5. Permukaan bersifat sangat reaktif dan mudah teroksidasi.
6. Perhatian perlu diberikan ketika menyimpan logam partikel nano karena
bisa terjadi ledakan.](https://image.slidesharecdn.com/ilovepdfmerged4-210628092639/85/Ilovepdf-merged-4-4-320.jpg)
Ilovepdf merged (4)
- 1. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Nanometal (juga disebut nanopartikel logam) sangat menarik karena sifatnya yang bergantung pada ukuran dan bentuknya. Sifat optik (linier dan non-linier) bergantung padanya dan mereka di dominasi oleh sesuatu yang disebut osilasi kolektif elektron induksi. Ada begitu banyak cara untuk menyiapkan nanopartikel logam tetapi metode yang paling banyak digunakan didasarkan pada kimia basah. Kita dapat menemukan nanometal yang digunakan dalam aplikasi medis untuk persenjataan yang digunakan militer. Nanometal juga memiliki sesuatu yang disebut Surface Plasmon Resonance (SPR). Inilah yang menyebabkan perubahan warna yang kita lihat. Misalnya pada abad ke-4 ketika cangkir Lycurgus diciptakan. Cangkir berubah warna menjadi merah ketika cahaya bersinar di dalam cangkir dan hijau ketika cahaya reflektif bersinar di luarnya. Ada begitu banyak metode yang dapat kita siapkan untul nanometal dan cara yang paling popular adalah dengan mereduksi HAuCl4 (asam kloraurat) dalam larutan natrium sitrat yang mendidih dan kemudian pembentukan nanopartikel emas terungkap dengan warna merah tua yang terlihat seperti anggur di sekitar 10 menit. Nano partikel metal sering digunakan untuk mengontrol dan memanipulasi medan optis skala nano melalui eksitasi bersama elektron bebas bernama plasmon. Modifikasi sifat optik molekul fluorofor melalui induksi plasmon telah banyak dimanfaatkan di berbagai riset termasuk untuk aplikasi eptoelektronik, biosensor, fotosintesis artifisial, dan spektroskopi resolusi tinggi. Dalam media nanometal, cahaya dapat dipandu, dibatasi, dan difokuskan jauh melampaui apa yang ditawarkan teknologi dielektrik konvensional. Sedangkan dalam media dielektrik, pemfokusan dibatasi panjang gelombang (terbatas difraksi) hingga ~300 nm paling baik, dalam media nanometal, pemfokusan tidak bergantung pada panjang gelombang yang masuk, tanpa batas karena hanya dibatasi oleh ukuran struktur nano, praktis membatasi cahaya menjadi hot-spots super intens. Selain itu, nanometal menunjukkan perubahan warna yang kuat; dan menjadi panas dan sangat interaktif dengan lingkungan setelah penerangan cahaya.
- 2. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa definisi dari nanometal? 2. Apa saja karakteristik/sifat dari nanometal? 3. Bagaimana penerapan/aplikasi nanometal dalam kehidupan? 1.3 Tujuan 1. Mengetahui definisi dari nanometal 2. Mengetahui karakteristik/sifat dari nanometal 3. Mengetahui penerapan/pengaplikasian nanometal dalam kehidupan
- 3. BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Nanometal Nanometal adalah zat logam biru keabu-abuan muda. Ini terdiri dari nanomachines individu mikroskopis, yang ketika dikelompokkan bersama dalam volume besar menjadi cairan kebiruan. Nanometal dapat mengeras menjadi logam padat, yang mempertahankan warna biru keabu-abuan tetapi mungkin ditutupi dalam susunan garis-garis putih yang tampaknya acak yang menyerupai vein. Nanometal juga dapat tersebar sebagai uap untuk membentuk lapisan penyangga energi termal. Dalam keadaan ini dibutuhkan bentuk kabut abu-abu. Ketika Nanometal cair bergerak dan menyebarkannya merayap di permukaan seperti jamur atau cetakan lendir sebelum benar-benar menutupi seluruh permukaan dan mengeras. Nanometal dapat dibentuk menjadi berbagai bentuk atau membentuk sejumlah mesin kompleks. Nanometal (juga disebut nanopartikel logam) sangat menarik karena sifatnya yang bergantung pada ukuran dan bentuknya. Sifat optik (linier dan non- linier) bergantung padanya dan mereka di dominasi oleh sesuatu yang disebut osilasi kolektif elektron induksi. Nanopartikel logam mempunyai struktur 3 dimensi berbentuk seperti bola (solid). Partikel ini dibuat dengan cara mereduksi ion logam menjadi logam yang tidak bermuatan (nol). Pembentukan nanopartikel dengan keteraturan yang tinggi dapat menghasilkan pola yang lebih seragam dan ukuran yang yang seragam pula. Kebanyakan penelitian telah mampu menghasilkan nanopartikel yang lebih bagus dengan menggunakan metoda-metoda yang umum digunakan, seperti: kopresipitasi, sol-gel, mikroemulsi, hidrotermal/solvoterma, menggunakan cetakan (templated synthesis), sintesis biomimetik, metode cairan superkritis, dan sintesis cairan ionik. Pada makalah ini, akan difokuskan pada metoda kimia basah (wet chemical method).
- 4. 3. Karakteristik / Sifat Nanometal 3.1 Efek Permukaan Karakteristik kunci dari nanomaterial yang pertama adalah jumlah atom permukaan yang signifikan. Semakin kecil ukuran benda maka permukaan atom penyusun benda tersebut yang terekspos dipermukaan benda akan memiliki fraksi yang semakin besar. Jika benda tersusun dari kristal dengan struktur FCC maka bisa kita hitung energi permukaan pada masaing masing bidang permukaannya. Dari gambar diatas, maka dapat disimpulkan jika bidang {111} dari FCC merupakan permukaan yang paling stabil karena mengandung energi permukaan yang paling kecil. Hal ini menyebabkan permukaan dari bahan kristalin nanopartikel cenderung tersusun dari bidang {111} seperti pada gambar berikut berupa gambar TEM dari nanopartikel emas yang membentuk faset dengan bidang [111]. Sifat dari nanomaterial yang berkaitan dengan atom permukaan adalah sebagai berikut : 1. Nanomaterial memiliki luas permukaan yang besar serta jumlah atom dipermukaan yang besar. 2. Memiliki energi permukaan dan tegangan permukaan yang tinggi. 3. Permukaan dari partikel kristalin dengan ukuran nano cenderung membentuk faset. 4. Bidang faset cenderung tersusun dari bidang yang paling rapat. 5. Permukaan bersifat sangat reaktif dan mudah teroksidasi. 6. Perhatian perlu diberikan ketika menyimpan logam partikel nano karena bisa terjadi ledakan.
- 5. 3.2 Efek Ukuran Dalam skala nanometer, sifat baru dari bahan akan muncul. Hal ini diakibatkan karena ukuran dari nanomaterial menjadi komparabel dengan banyak parameter fisis seperti ukuran gelombang kuantum, mean free path, ukuran koherensi, dan domain dimensi yang kesemuanya menentukan sifat sifat dari material. Dalam ilustrasi dibawah ini digambarkan perubahan suhu leleh dari logam emas yang merupakan fungsi dari ukuran partikelnya. 3.3 Efek Kuantum Efek kuantum dapat dijelaskan dengan Teori Kubo, ketika perbedaan energi (delta E) lebih besar dari nilai k.T (maksimal internal energi dari tsistem), maka akan banyak sifat yang ada pada bulk material yang hilang dan digantikan dengan sifat yang unik. Pita energi yang kontinyu tergantikan oleh energi level yang bterpisah jika ukuran partikel mendekati radius Bohr dari elektron dalam padatan hal ini dikenal dengan efek kuantum. Untuk nanomaterial, energi bandgap sangat sensitif terhadap morfologinya (ukuran, bentuk, defek) dan dari distribusi komposisinya. 3.4 Perubahan Struktur Kristal Pada kondisi bulk Ta memiliki struktur kristal kubik, namun ketika ukuran diperkecil maka struktur kristal beralih ke tetragonal. Hal ini dibuktikan oleh hasil analisa menggunakan XRD seperti pada gambar dibawah ini.
- 6. 3.5 Sifat Termal Nanomaterial memiliki titik lebur yang lebih rendah dan panas spesifik yang lebih tinggi dibanding sifat bulk-nya. Kemudian reduksi ukuran ke skala nano akan menurunkan suhu sintering dan suhu pengkristalan dikarenakan kandungan energi permukaannya yang tinggi. 3.6 Sifat Mekanik Kekerasan dan kekuatan dari bahan logam dan aloy berukuran nano dapat meningkat sampai dengan satu order diatas ukuran normalnya. Ketika bahan keramik direduksi sampai skala nano sifat duktilitasnya meningkat sangat signifikan.
- 7. 3.7 Sifat Listrik Sifat konduktivitas cenderung mengalami pembalikan ketika terjadi reduksi ukuran. Nanokeramik dan nanokomposit memiliki kecenderungan menghantarkan listrik, sedangkan nanologam menjadi bersifat isolator. Contohnya Cu nanopartikel bersifat isolator sedangkan SiO2 nanopartikel bersifat penghantar listrik yang baik. 3.8 Sifat Katalis Nanomaterial cenderung memiliki aktivitas katalisis yang lebih baik. Hal ini disebabkan luas permukaan yang bertambah dan atom diujung ujung permukaan semakin banyak mengakibatkan bertambahnya reaktivitas dari bahan. Dibawah ini dicontohkan data aktivitas dari logam emas untuk mengkatalis oksidasi CO dengan semakin mengecilnya ukuran partikel.