pkmp_artikel_juni_1

8/7/2019 pkmp_artikel_juni_1

1/30

LAPORAN AKHIR

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PENELITIAN

(PKMP)

SINTESIS REAKSI PADAT DAN KARAKTERISASI BaBiTi4O15,Ba2Bi4Ti5O18 SEBAGAI MATERIAL YANG

BERPOTENSI UNTUK MENYIMPAN MEMORI


2/30

HALAMAN PENGESAHAN

1. Judul Kegiatan : Sintesis Reaksi Padat dan Karakterisasibubuk BaBi4Ti4O15,Ba2Bi4Ti5O18 sebagaimaterial yang berpotensi untuk menyimpanmemori

2. Bidang Kegiatan : PKMP3. Bidang ilmu : MIPA4. Ketua pelaksana kegiatan

a. Nama lengkap : Teguh Priyambodob. NPM : D1B03055c. Jurusan : Kimiad. Universitas : Universitas Padjadjarane. Alamat dan No. Telepon : Jl. Penancangan Baru, Rt 03/04, No. 171.

Serang. Banten. Kode Pos: 421240856 2496 6902

f. Email : [email protected]. Anggota Pelaksana Kegiatan : 4 (empat) orang6. Dosen Pendamping

a. Nama Lengkap dan Gelar : Atiek Rostika N, M.Sib. NIP : 132 238 877c. Alamat dan No. Telepon : Jalan Raya Bandung-Sumedang Km. 21

J ti K d P 45363


3/30

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT atas seluruh rahmat yang diberikan sehingga

Penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir Program Kreativitas Mahasiswa

Penelitian (PKMP) yang berjudul Sintesis Reaksi Padat Dan KarakterisasiBaBiTi4O15, Ba2Bi4Ti5O18 Sebagai Material Yang Berpotensi Untuk

Menyimpan Memori.

Penyusunan PKMP ini tidak terlepas dari dukungan semua pihak. Oleh

karena itu Penyusun ingin menyampaikan terimakasih kepada :

Atiek Rostika N, M.Si

selaku Dosen Pembimbing Program Kreativitas Mahasiswa Penelitian (PKMP)

yang telah meluangkan waktu untuk membimbing penyusunan Laporan Akhir

Program Kreativitas Mahasiswa Penelitian (PKMP). Penyusun juga

menyampaikan terimakasih kepada :

1 D U S l k K J Ki i FMIPA U i i


4/30

ABSTRAK

Sintesis suatu bahan baru dengan sifat tertentu sesuai dengan yang diinginkan

merupakan suatu pekerjaan yang menarik. Tetapi sangatlah penting untuk

memperhatikan sifat bahan yang tidak meracuni lingkungan. Kecenderunganuntuk mengganti generasi feroelektrik film lapis tipis yang berbahan dasar

perovskit PZT ( PbZr1-xTixO3 ) dengan fasa Aurivillius dan sintesis yang lebih

sederhana menjadi fokus penelitian ini, karena banyak fasa Aurivillius tidak

mengandung logam berat yang beracun, seperti timbal, dan juga memiliki sifat

ketahanan yang lebih dibandingkan dengan PZT. Tujuan penelitian ini dalam

jangka panjang adalah memperoleh material baru dengan sifat yang unik sehingga

menambah kegunaannya selain sebagai penyimpan memori, antara lain sebagai

katalis dan asam bronsted padat yang banyak digunakan dalam reaksi reaksi

penting dalam industri kimia. Prosedur yang digunakan untuk melakukan sintesis

material ini adalah dengan menggunakan metode reaksi kimia padat. Metode


5/30

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Perkembangan industri dalam bidang elektronika sangat cepat. Hal inididukung oleh perkembangan teknologi material. Material ada yang bersifat

semikonduktor, superkonduktor dan feroelektrik. Material feroelektrik

didefinisikan sebagai material dielektrik dan mempunyai sifat polarisasi spontan

yang dapat dibalik arahnya dengan cara membalikkan arah medan listrik luar yang

diberikan pada material tersebut. Polarisasi yang terjadi merupakan hasil dari penerapan medan yang mengakibatkan adanya ketidaksimetrisan struktur kristal

pada suatu material feroelektrik. Sintesis suatu bahan baru dengan sifat tertentu

sesuai dengan yang diinginkan merupakan suatu pekerjaan yang menarik. Tetapi

sangatlah penting untuk memperhatikan sifat bahan yang tidak meracuni

li k K d k i i f l k ik fil l i i i


6/30

dielektriknya yang tinggi dan dapat diterapkan pada sel memoriDynamic Random

Acsess Memory (DRAM), sifat piezoelektrik dapat digunakan sebagai

mikroaktuator dan sensor (Alexe, 2005).

Penggunaan material ferolektrik sebagai memori dewasa ini sangat

menguntungkan bila dibandingkan dengan sistem magnetik. Sistem magnetik

hanya mampu menyimpan 105 bit/cm2, sedangkan memori yang terbuat dari

material feroelektrik mampu menyimpan hingga 108 bit/cm2. Keuntungan lain

adalah sebagai memori permanen yang mampu menekan kehilangan informasi

selama proses berulang. Salah satu material yang dapat bersifat feroelektrik adalah

oksida Aurivillius.

Fasa Aurivillius sudah menunjukkan konduktor ion oksigen yang sangat

menjanjikan untuk digunakan di dalam sel bahan-bakar oksida padat. Struktur

kristal Aurivillius mengizinkan suatu penggantian ionik beragam yang luas pada

kedua lapisan baik lapisan perovskit maupun lapisan seperti fluorit. Sebagai

hasilnya, adalah mungkin untuk mempengaruhi konduksi ion oksigen secara cepat


7/30


8/30

2.1 Senyawa Aurivillius

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Fasa Aurivillius Bi2An-1BnO3n+3 terdiri atas lapisan struktur perovskit

An-1BnO3n+1yang secara teratur berlapis dengan lapisan berstruktur fluorit Bi2O2,dengan B biasanya ditempati oleh logam transisi (misalnya, Ti, Nb, Ta, Cr, W,

Fe), sedangkan A adalah suatu ion elektropositif (misalnya Na, K, Ca, Sr, Ba, Gd,

La, Y, Pr, Sn, Bi),dan n menyatakan banyaknya lapisan BO6 dalam lapis-lapis

perovskit (Kenedy et al., 2003).

Kation A merupakan ion-ion yang bermuatan +1, +2 atau +3 yang

mempunyai koordinasi dodekahedral. Kation A yang berukuran besar ini

diantaranya adalah beberapa logam alkali, alkali tanah, unsur tanah jarang atau

campurannya. Sedangkan kation B merupakan suatu unsur transisi dengan

koordinasi oktahedral yang berukuran lebih kecil dari kation A dan n merupakan

bilangan bulat (1 n 5) yang menunjukkan jumlah oktahedral pada


9/30

Oksida Aurivillius mempunyai beberapa sifat fisik yang karakteristik

salah satunya adalah sifat feroelektrik. Sifat feroelektrik pertama kali

diidentifikasi oleh

Subbarao tahun 1960-an pada oksida Aurivillius ABi Nb O (A = Sr, Ba, dan Pb)22 9

o o o

yang mempunyai temperatur Curie (T ) masing-masing 420 C, 210c C dan 560 C

Sifat feroelektrik ini sangat potensial terutama bagi industri elektronika yang

berkembang sangat cepat. Material ini dapat diaplikasikan sebagai kapasitor,

maupun FRAMs ( Ferroelectric Random Access Memorys). Melihat fungsinya,

maka perlu dilakukan eksplorasi oksida-oksida Aurivillius baru. Pada umumnya

struktur Aurivillius disusun oleh kation A yang memiliki jari-jari ~ 1 dan kation

B yang memiliki jari-jari ~ 0,6 (Mikrianto dan Ismunandar, 2004).

2.2 Material Feroelektrik

Umumnya material yang digunakan dan dimanfaatkan dalam kehidupan

h i h i d l h d i bil k d i if if fi ik


10/30


11/30

Dimana n adalah order refleksi ( n= 1, 2, 3, ...), merupakan panjang gelombang,

d adalah jarak antara lapisan kulit, dan merupakan sudut antara sinar yang

terjadi dengan penampang lapisan sehingga lebih dikenal sebagai sudut Bragg.

Ketika panjang garis edar kristal (2d sin ) merupakan multi panjang gelombang,

interferensi yang menguatkan terjadi dan intensitas difraksi dapat di

tentukan.Intensitas difraksi berhubungan dengan puncak yang akan menentukan

tipe dan pengaturan atom-atom pada setiap lapisan (Settle, F.A, 1997).

2.5 Scanning Electron Microscope(SEM)

SEM adalah instrumen yang menghasilkan pembesaran besar dengan

menggunakan elektron sebagai cahaya untuk menghasilkan gambar. SEM

memberikan gambaran yang mendalam serta luas dari sebuah objek dengan satu

kali fokus dari sampel. Sem juga memiliki resolusi yang tinggi dan dekat terhadap

sampel sehingga memberikan pembesaran dengan level yang tinggi. Oleh karena


12/30

Prinsip kerja dari SEM adalah sinar elektron dihasilkan dari atas mikroskop oleh

microscope gun. Sinar elektron mengikuti garis vertikal dari mikroskop dan dalam

kondisi vakum. Sinar melalui medan elektromagnetik dan lensa dengan fokus

menuju sampel. Ketika sinar menumbuk sampel, elektron dan sinar-X keluar dari

sampel.

Detektor akan mengumpulkan sinar-X, backscattered electron, dan secondary

electron dan merubahnya menjadi signal yang akan ditampilkan pada monitor. Hal

ini menghasilkan gambar akhir (Schweitzer J, 2008).

2.6 Energy dispersive analysis X-Ray EDAX

Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDS atau EDX) merupakan suatu

metode yang digunakan untuk menentukan radiasi spektrum energi sinar-X. EDS

atau EDAX umumnya digunakan dalam analisis kimia,serta umumnya EDS atau

EDAX ini dijumpai sebagai pelengkap dari SEM (Scanning electron microscopy)

sehingga alat SEM ini dapat digunakan untuk analisis elementar.


13/30

tergantung pada perpindahan elektron yang terjadi dalam atom bahan. Spektrum

ini dikenal sebagai spektrum sinar-x karakteristik

Analisis EDAX atau EDS dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan

kuantitatif. Analisis kualitatif memberikan informasi jenis unsur yang terkandung

dalam bahan, sedangkan analisis kuantitatif memberikan informasi jumlah unsur

yang terdapat dalam bahan tersebut.

Untuk tujuan analisis Sinar-X dapat dihasilkan dengan berbagai cara diantaranya:

1. Memborbardir logam tujuan dengan menggunakan elektron berenergi tinggi.

2. Penembakan target dengan sumber sinar-X sehingga dapat mengeluarkan

sinar-X berikutnya.

3. Menggunakan bahan radioaktif yang dapat merusak spesi target

4. Menggunakan sumber radiasi sinkroton.

(Skoog,A.D.et al.,1998).


14/30

3.1 Alat dan Bahan

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan gelas yangumum dipakai untuk mempersiapkan pereaksi (kaca arloji, spatula, gelas kimia,

pipet tetes, gelas ukur). Untuk menngerus digunakan mortar (agate)pestel, neraca

analitis, krus alumina yang inert terhadap pereaksi dan tahan terhadap suhu yang

tinggi tungku(furnace) yang memiliki daerah kerja 750 oC - 1050 oC, alat

pengepres, bomb parr, hot plate dan strirer, tang penjepit, dan alat refluks, cawanpenguap, difraktometer sinar-x, dan scanning electron microscope (SEM).

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah barium karbonat

(BaCO3) dari Aldrich dengan kemurnian 99,98 %, bismut oksida (Bi2O3),

titanium oksida (TiO2) keduanya dari Aldrich dengan kemurnian 99,999 %, aseton

p.a, aqua dm.


15/30


16/30

BAB IV

PELAKSANAAN PROGRAM

4.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Program

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik dan Laboratorium

Kimia Fisik, Jurusan Kimia, FMIPA Unpad, Jalan Raya Bandung-Sumedang

Km.21 Jatinangor. Penentuan struktur dan komposisi material menggunakan alat

XRD dan SEM-EDAX dilakukan di Pusat Pengembangan Geologi Kelautan

(PPGL), Jalan Dr. Junjunan Nomor 236 Bandung. Penelitian ini dilakukan dari

bulan Januari 2008 hingga Mei 2008.

4.2 Tahapan Pelaksanaan Program

Penelitian ini di bagi menjadi dua tahap. Tahap pertama yaitu sinteis

material menggunakan suhu yang telah di tentukan. Selanjutnya untuk tahap yang

kedua adalah karakterisasi material. Material dapat identifikasi struktur kristalnya


17/30

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

Material Auirivillius BaBi4Ti4O15dan Ba2Bi4Ti5O18 yang telah disintesis berupa

serbuk polikristalin berwarna putih pucat. Hasil difraksi sinar-X menunjukkan

bahwa material yang terbentuk setelah pemanasan 11000C selama 36 jam (gambar

4-5). Hasil dua difraktogram material yang disintesis menunjukkan bahwa posisi

2 pada 300 dan 320.

Counts1600 BaBi4Ti4O15

900


18/30

Counts

Ba2Bi4Ti5O18

1600

900

400

100

0

20 30 40 50 60 70

Position [2Theta]

Gambar 5. Difraktogram oksida Aurivillius tipe Ba2Bi4Ti5O18 hasil reaksi0


19/30

Gambar 7. Hasil pembesaran 5000 kali Ba2Bi4Ti5O18 menggunakan SEM. Hasil

pemanasan 11000C selama 36 jam.

Sedangkan analisis kuantitatif masing-masing eleven penyusun dilakukan dengan


20/30

Hasil pengukuran Ba2Bi4Ti5O18 menggunakan EDAX

Dengan menggunakan perhitungan perbandingan berat massa dengan massa atom


21/30

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Beberapa kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. Material BaBi4Ti4O15 dan Ba2Bi4Ti5O18 dapat disintesis dengan

menggunakan metode reaksi kimia padat dengan pembakaran pada suhu

800, 850, 900, 950, 1000, 1050, dan 1100 oC secara bertahap selama

masing masing selama 24 jam.

2. Berdasarkan karakterisasi menggunakan SEM kedua material yang

terbentuk adalah polikristalin

3. Berdasarkan pencocokan data PDF dan perhitungan kualitatif elemen

menggunakan EDAX dipastikan bahwa material yang terbentuk adalah

BaBi4Ti4O15 dan Ba2Bi4Ti5O18 yang melalui penelitian sebelumnya


22/30

DAFTAR PUSTAKA

Alexe, M. 2005. Ferroelectric materials for piezoelectric, pyroelectric, and memoryapplications and Nanoscale ferroelectrics. Slide presentasion in ISIF-2005

Shanghai.

Cady, W.G. 1964.Piezoelectricity. Dower Book Pub. New York.

Kennedy, B.J., Kubota, Y., Hunter, B.A., Ismunandar and Kato. (2003), Structuralphase transition in the layered bismuth oxide BaBi4Ti4O15, Solid State Com,126, 653

Mikrianto, E dan Ismunandar. 2004. Sintesis dan Karakterisasi SenyawaBerstruktur Aurivillius Empat dan Lima Lapis dan Penentuan Sifat

Feroelektriknya.J. Matematika dan Sains. 9, 279-284.

Moon, S.Y., Choi, K.S., Jung, K.W., Lee, H and Jung, D.(2002), FerroelectricProperties of Subtituted Aurivillius Phases SrBi2Nb2-xMxO9(M=Cr, Mo),Bull

Korean Chem Soc, 23, 1463.Muller, R. S., R.P. Ried., E.S. Kim and D.M. Hong. 1993. Piezoelectric

Microphone With On-Chip CMOS Circuits. J. MicroelectomechanicalSystem. 2, 111-120.


23/30

LAMPIRAN

Data Diri Ketua Pelaksana

RIWAYAT HIDUP

Nama : Teguh Priyambodo

NPM : D1B03055

Tempat, Tanggal Lahir : Serang, 30 Maret 1984

Jenis Kelamin : Laki-laki

Agama : Islam

Status : Belum menikah

Alamat : Jl. Penancangan Baru, Rt 03/04, No. 171. Serang.

Banten. 42124

Sukawening No-. Rt/Rw 04/04. Desa Jatinangor.

Kecamatan Jatinangor. Kabupaten Sumedang. Jawa

Barat


24/30


25/30

Data Diri Anggota

Nama : Ria Arriani Surya

NPM : D1B02057

Tempat, Tanggal Lahir : Pariaman, 22 Januari 1984

Jenis Kelamin : Perempuan

Agama : Islam


Alamat : Wisma Rani RT 02/03. Ciseke Jatinangor.

Sumedang 45363

Telp/Hp : (022) 91508857/081809670970

No. Nama Instansi Pendidikan Kota Tahun

1. SD Negeri II Ulat Karang Padang 1990-1996

2. SLTP Negeri VII Padang Padang 1996-1999


26/30

Data Diri Anggota

Nama : Lunggana Murdani

NPM : D1B050006

Tempat, Tanggal Lahir : Rangkasbitung, 17 November 1987

Jenis Kelamin : pria

Agama : Islam


Alamat : Jl. Sudirman Kp. Malingping no. 08 kecamatan

Malingping Utara Kab.Lebak Provinsi Banten

Telp./HP : (0252) 508328 / 081395191487

Riwayat Pendidikan


1. TK Pelita Malingping 1992-1993

3. SD Negeri I Malingping Malingping 1993-1999


27/30

Data Diri Anggota

Nama : Reza Ferdiansyah

NPM : 14021006092

Tempat, Tanggal Lahir : Palembang,22 Maret 1988

Jenis Kelamin : pria

Agama : Islam


Alamat : Komp. Margahayu Raya Blok U No. 75 Bandung

Telp./HP : (0252) 7520738 / 081977784203

Riwayat Pendidikan


1. TK Bina Ananda Palembang 1993-1994

3. SD Negeri 131 Palembang Palembang 1994-2000

4. SLTP Negeri 9 Palembang Palembang 2000-2003


28/30

DATA DIRI DOSEN PEMBIMBING

Atiek Rostika N, M.Si LAHIR TASIKMALAYA 11 NOPEMBER 1971

PENDIDIKAN

Unpad 1990-1995 SarjanaKimia

ITB 2003-2005, Cum Laude KimiaAnorganik

RIWAYAT PEKERJAAN

Jurusan Kimia, FMIPA, Unpad dosen 1999-sekarang

PENGALAMAN PENELITIAN

- Bi4Ti3O12, BaBi4Ti4O15 dan Ba2Bi4Ti5O15: Sintesis Hidrothermal dan

Protonasinya (2005)- Karakterisasi Bi4Ti3O12 yang diasamkan (DIKS 2005)- Studi Teori Medan Ligan melalui Konduktivitas Senyawa Kompleks

Kobal dan Nikel dengan Ligan Amin dan Siano (2001)- Penentuan Beberapa Ion Logam dalam Daun Kumis Kucing (othosiphon

stamineus Benth.) Secara Spektroskopi Serapan Atom dan Pengaruhseduhan Daun pada Pelarutan Batu Ginjal (2002)


29/30

PEMAKAIAN ANGGARAN PKMP

No Tanggal Keterangan Debet Kredit

1 2/1/2008 bismut(III) oksida, 30 g 1.299.000,00

barium karbonat, 30 g 2.629.320,00

titanium(IV)oksida, 75 g 1.710.840,00

2 8/1/2008 Aqua bidest 5 botol@Rp 12.500,00 62.500,00



5 1/3/2008 Kabel listrik 10 m 50.000,00

6 13/3/2008 Foto copy+ Jilid 8.100,00Tinta hitam dan warna 80.000,00

Kertas A4 2 rim 100.000,00

7 23/3/2008 Foto copy+ Jilid 232.284,00

8 15/4/2008 Analisis XRD dan SEM-EDAX 814.000,00

20/5/2008 Foto copy+ Jilid 98.000,00

9 21/5/2008 Tinta printer 4 botol (warna hitam, merah,kuning, biru) 290.000,00

10 24/6/2008 Analisis XRD dan SEM-EDAX 1.150.000,00

11 25/6/2008 Lakban 10.000,00

Total pengeluaran 6.000.000,00


30/30

LAPORAN KEGIATAN HARIAN

Tanggal Kegiatan Hasil Kendala

Barang hanya terdapat di Singapura

1/9102007 pemesanan zat kimia

1/10/2007 Studi pustaka Mendapatkan jurnal referensi

8/1/2008 Pembelian aqua bidest 14 botol

3/1/2008 Pembelian bahan kimia hasil pesanan Semua zat oksida sudah siap

14/1/2008 Sintesis reaksi kimia padat suhu 800oC Serbuk padatan berwarna hijau

sehingga menunggu waktu pengiriman

17/3/2008 Sintesis reaksi kimia padat suhu 850oC

28/3/2008 Sintesisi reaksi kimia padat suhu 900oC

Serbuk padatan berwarna hijau Penggunaan furnace maksimal suhu

875oC sehingga proses kegaiatn tertunda

Serbuk padatan berwarna hijau Kegiatan di lakukan di departemen kimia

ITB

5/4/2008Sintesis reaksi kimia padat suhu 950

oC Serbuk padatan berwarna hijau

oC Serbuk padatan berwarna hijau

12/4/2008Sintesisi reaksi kimia padat suhu 1000

15/4/2008Sintesis reaksi kimia padat suhu 1050

oC Serbuk padatan berwarna coklat

Serbuk padatan berwarna putih20/4/2008 Sintesis reaksi kimia padat suhu 1100

oC kecoklatan

15/4/2008 Analisis difraksi sinar-X serbuk Grafik difraktogram sampel

Persentasan unsur penyusun materiAnalisis SEM-EDAX

15/5/2008 Pengolahan data PDFdapat diketahui

24/62008 Analisa XRD dan SEM Diperoleh grafik

Documents

pkmp_artikel_juni_1