Kebergantungan Sifat Optik Terhadap Ukuran Nanopartikel

  • View
    87

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Kebergantungan Sifat Optik Terhadap Ukuran Nanopartikel

  • SIFAT LISTRIK PARTIKEL DALAM ORDE NANOMETER

  • Electron confinement - semiconductorsnanoparticles are inbetween atom and bulk materialhttp://www.chem.uu.nl/edu/inleidingnanotechnologie/2_fysische%20en%20chemische%20eigenschappen.pptcourtesy Petra de Jongh -Utrecht University

  • Nanorod, yaitu berupa kawat atau silinder yang memiliki diameter kurang dari 100 nm, berapapun panjangnya.Nanoribbon, yaitu material berbentuk pita dengan ketebalan kurang dari 100 nm.Nanosheet, yaitu material berbentuk lembaran dengan ketebalan kurang dari 100 nm.Nanotube, yaitu material berbentuk silinder dengan ketebalan kulit silinder kurang dari 100 nm. Contoh yang terkenal adalah CNT. Nanoporous, yaitu material yang mengandung sejumlah poros dan ukuran tiap poros kurang dari 100 nm. Contoh: zeolite.

    NANOSTRUKTURMaterial yang tersusun dari material nanopartikel, dimana tiap partikel-partikel penyusunnya mempertahankan sifat individunya

  • Sifat unggul secara kimiaSifat unggul secara fisika Sifat material dapat diubah dengan melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisi kimia, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antara partikel. Keunggulan material dalam orde nanometer

  • Hal-hal yang mempengaruhi Sifat-sifat material nanostrukturSifat material nanostruktur sangat bergantung pada:Ukuran dan distribusi ukuran partikel penyusun material nanostrukturKomponen kimiawi unsur-unsur penyusun material nanostrukturKeberadaan interface (grain boundary)Interaksi antara grain penyusun material nanostruktur

  • Efek ukuran terhadap konstanta dielektrikMakin kecil ukuran partikel maka makin kecil pl konstanta dielektrik material.Pengecilan konstanta dielektrik akibat ukuran partikel yang makin kecil dapat dipahami yaitu: konstanta dielektrik muncul akibat adanya dipole listrik, yaitu muatan positif dan negatif yang terpisah pada jarak tertentu. Dalam material, kjarak pisah muatan listrik negatif (e) dan positif (teras atom) sangat kecil, yaitu lebih kecil dari jari2 atom.

  • Dapat disinter (dipadatkan) pada suhu yang lebih rendah (suhu sintering menurun jika ukuran partikel lebih kecil), sehingga kepadatan penuh dapat dicapai pada suhu yang rendah.dan laju sintering juga lebih cepat.

    Efek ukuran terhadap laju sintering

  • Efek ukuran pada titik lebur Titik lebur logam juga bergantunng pada ukuran partikel, semakin kecil ukuran partikel maka semakin rendah titik leburnya. Contoh: dalam ukuran bulk: emas melebur pada suhu 1064 0C, titik lebur emas akan turun secara drastis menjadi sekitar 200 0C ketika ukurannya direduksi menjadi sekitar 2 nm.

  • Efek ukuran terhadap kekuatan mekanikMemiliki kekuatan mekanik yang lebih besar (karena luas total permukaan partikel-partikel berukuran nanometer lebih besar)

  • Efek Ukuran Terhadap Energi GapRekayasa celah pita energi (band gap engineering)

    1. Rekayasa pita energi material untuk menghasilkan sifat optik, elektronik, maupun optoelektronik sesuai dengan yang diinginkan.2. Lebar celah pita energi bergantung sangat sensitif terhadap dimensi partikel.

    3. Lebar celah pita energi berpengaruh pada spektrum absorpsi atau emisi material tersebut, maka spektrum absorpsi maupun emisi material dapat dikontrol melalui p[engontrolan dimensi partikel.

  • Kebergantungan Ukuran terhadap sifat Optikhttp://www.ansci.wisc.edu/facstaff/Faculty/pages/albrecht/albrecht_web/Programs/microscopy/colloid.htmlIf you cut a block of gold into smaller & smaller pieces, it would still look like goldhttp://en.wikipedia.org/wiki/GoldNot true of gold at the nanoscale, where properties change!http://www.outreach.psu.edu/programs/highschoolreform/files/Krajcik.pptCourtesy of Professor Krajcik

  • Contoh 1: Gold Bulk gold terlihat berwarna kuningNanosized gold terlihat berwarna merahUkuran partikel sangat kecil, dimana elektron nya tidak dapat bergerak dengan bebas seperti halnya Bulk. (dimana energi gap akan semakin tinggi dengan penurunan ukuran partikel)Karena gerakan elektron terbatas maka partikel tersebut akan menghasilkan warna-waerna yang berbeda sesuai dengan energi gapnya.

    12 nanometer gold particles look redBulk gold looks yellowhttp://nanosense.org/activities/sizematters/index.htmlhttp://www.foresight.org/Conferences/MNT7/Abstracts/Levi/http://www.sharps-jewellers.co.uk/rings/images/bien-hccncsq5.jpg

  • Contoh 2: Zinc Oxide (ZnO) Traditional ZnO sunscreen is whiteZinc oxide nanoparticlesNanoscale ZnO sunscreen is clearLarge ZnO particles Menghambat UVMenghamburkan cahaya tampak Terlihat berwarna putihNanosized ZnO particlesMenghambat UVUkuran partikel sangat kecil yaitu kurang dari 1 panjang gelombang cahaya tampak sehingga tidak di hamburkanTerlihat transparanSelain Zinc oxide? Titanium oxidehttp://nanosense.org/activities/sizematters/index.htmlwww.fda.gov/nanotechnology/meetings/roberts_files/Roberts%20FDA%20Oct%202006%20msr5.ppt http://www.abc.net.au/science/news/stories/s1165709.htm

  • Sifat Optik - TiO2 and ZnOScattering of visible light (whitening effect) is influenced by particle size and the difference between the refractive index of the pigment and the surrounding media.Maximum scattering occurs when size equals 1/2 the wavelength and particles are uniformly dispersed (Mie theory).www.fda.gov/ohrms/dockets/dockets/06n0107/06n-0107-ts00016-Delrieu.pptwww.koboproducts.com

  • Particle Size and Light Scattering How?Surface coatingwww.fda.gov/ohrms/dockets/dockets/06n0107/06n-0107-ts00016-Delrieu.pptwww.koboproducts.com

  • TiO2 Dispersions 10nm TiO2 (110 nm dispersion particle size) makes transparent dispersions for all skin types.www.fda.gov/ohrms/dockets/dockets/06n0107/06n-0107-ts00016-Delrieu.pptwww.koboproducts.com

  • cohesion.rice.edu/CentersAndInst/CBEN/emplibrary/CHEM533Lecture1introduction.ppt Contoh 3: LED

  • Band Gap Engineering

  • Light absorption can probe the bandgap:Electron confinement - semiconductorshttp://www.chem.uu.nl/edu/inleidingnanotechnologie/2_fysische%20en%20chemische%20eigenschappen.ppthttp://nanocluster.mit.edu/research.php

  • Creation of an electron hole pair where h is the photon energyexciton: bound electron and hole pairusually associated with an electron trapped in a localized state in the band gapBand Gap (energy barrier)Excitation in a Semiconductor

  • radiative recombination photonnon-radiative recombination phonon (lattice vibrations)Recombination of Electron Hole Pairs

  • Kebergantungan warna yang dihasilkan pada proses deeksitasi pada nanopartikel.

  • APLIKASI QUANTUM DOT PADA LED-DISPLAY SCREEN

  • YTTRIA DOPED EUROPIUM

  • TANPA UVDENGAN UVYTTRIA DOPED EUROPIUM

  • TANPA UV

  • DENGAN UV

  • ***