Dokumen tersebut membahas tentang nanomaterial, termasuk definisi, karakteristik, jenis, dan metode preparasi nanomaterial seperti nanopartikel logam dan semikonduktor.

1. NANOMATERIAL
Endang Sulistiowati
Ifa Arifani
Lutfi Nurbaeti
Yogo Setiawan
Kimia 02 2013

2. Nanomaterial merupakan material yang
mempunyai ukuran dalam skala nanometer
yaitu berkisar antara 1-100 nm.

3. Karakteristik material dapat menjadi berbeda
setelah menjadi nanomaterial, karena :
- Nanomaterial memiliki surface area yang
besar daripada material awalnya
- Efek kuantum yang mendominasi bahan dari
nanoscale terutama pada pengaruh optikal
dan sifat magnetik material

4. Istilah "bahan berstrukturnano" mengacu
bahan yang memiliki skala panjang dalam
rentang nanometer yang mempengaruhi sifat
fisik atau kimianya. Bahan berstrukturnano
mungkin berisi satu atau beberapa kristal,
quasycrystalline atau fase amorf dan dapat
logam, keramik, semikonduktor atau polimer

5. Nanomaterial dapat dibagi menjadi 4 golongan
yaitu:
a. Nol Dimensi
b. Satu Dimensi
c. Dua Dimensi
d. Tiga Dimensi

6. Bahan nanokristalin
dapat dianggap terdiri
dari dua komponen
struktural, kristalit kecil
dengan orientasi
kristalografi yang
berbeda, dan jaringan
daerah intercrystalline.

7. Nanokomposit adalah bahan komposit dimana
(0-D) nanopartikel yang tertanam dalam fase
tuan rumah. Nanopartikel didukung dari logam
atau oksida logam yang banyak digunakan
sebagai katalis heterogen.

8. Bahan nanoporus mengandung pori-pori
dengan diameter berkisar nanometer.

9. Nanotube merupakan senyawa berlapis yang
mampu membentuk tabung nano dengan
menggulung lapisan atau bagian dari lapisan.

10. Sifat Bahan Berstruktur Nano
a. Sifat Optik
Partikel kecil  Ditemukan oleh Michael
Faraday pada abad ke-19 (1791-1867)
Mic mengembangkan teori plasmon resonansi
untuk menjelaskan penyerapan tampak pita
ditunjukkan oleh partikel kecil. Penyerapan
cahaya tampak berlangsung dalam sekumpulan
orbital molekul dengan tingkat energi berlainan
ketika partikel menjadi kecil.

11. Sifat optik dari nanopartikel semikonduktor
dapat terganggu secara signifikan oleh
penyerapan molekul pelarut atau ligan

12. b. Sifat Listrik
Selama masa transisi ini, struktur pita
elektronik logam terus meningkat memutuskan
ke orbital molekul yang terpisah. Pada batas
bawah, yaitu, ketika partikel menjadi sangat
kecil, mereka tidak lagi menunjukkan sifat
logam. Secara khusus, tidak ada konduktivitas
listrik dalam partikel ukuran tsb.

13. Gambar 7.4 menunjukkan bagaimana
perubahan konduktivitas dari partikel logam
disertai ukuran.

14. c. Sifat Magnetik
Bahan dengan resistensi magnetik tinggi
diperlukan densitas yang tinggi bahan pencatat
magnetik.
d. Difusi dan sinterability
Difusivitas meningkat bersama-sama dengan
ukuran butir yang kecil, dapat memiliki efek yang
signifikan pada perilaku proses sintering, sifat
pembentukan, sifat mekanik, kemampuan untuk
obat bius bahan nanokristalin secara efisien pada
suhu relatif rendah.

15. e. Sifat Mekanik
Kekerasan dan kekuatan keramik fase nano
jauh lebih tinggi daripada yang diamati pada
bahan konvensional, kekuatan makanik bahan
crystallin biasanya meningkat dengan
penurunan ukuran butir.

16. e. Sifat Kimia
Efek permukaan dan ukuran dapat
mempengaruhi proses kimia ketika terjadi pada
struktur nano atau dalam lingkungan berstruktur
nano, karena keduanya mempengaruhi sifat fisik.
Misalnya, reaksi kimia diatur oleh afinitas
elektron / potensial ionisasi dan energi orbital,
harus ada hubungan antara stucture elektronik
nanopartikel dan sifat kimianya.

17. Mono dan Multi Layer
 Multi layer bersekala nanometer dapat diendapkan melalui metode PVD
dan CVD.
 Pengendapa mono atau multi layer bayak diperoleh dari larutan.
 Lapisan tersebut dibentuk melalui proses dalam organisasi itu sendiri, dan
memberikan beragam teknologi, termasuk mikro dan optoelektronik ,
penyimpanan informasi optic, resisten terhadap korosi.
 Monolayer amfifiles yang tidak dapat larut diendapkan , pada interfasi air
atau uap. Dikenal sebagai Langmuir Film atau monolayer Langmuir.

18. • Gambar 1. Monolayer fase

19. • Gambar 2. Layer deposisi Langmuir -
Blodget

20. • Langmuir Film dapat ditransfer dari permukaan air
kesubstrat padatan melalui teknik Langmuir – Blodget.
• Jika layar memiliki permukaan hidrofilik, pengendapan
mengikuti sekuen.

21. • Tahap pertama, pola diletakan pada permukaan
substrat dengan molekul kumpulan itu sendiri sebagai
“ink” (tinta). SAM dibentuk dalam area yang berkaitan.
• Strukture SEM dapat digunakan sebagai
mengendapkan material lain, secara selektif pada area
substrat yang tidak dilapisi oleh SAM (CDV Selektif
Contohnya)

22. • Gambar Mikrokontak keluaran nanolitografi.

23. Preparasi Nanopartikel
Tujuan dari semua metode preparasi
adalah menghasilkan nanopartikel
dalam ukuran dan bentuk yang seragam.

24. Metode Kondensasi
• Uap logam berpindah dari
sumber panas ke dalam gas
inert dingin dengan kombinasi
aliran konvektif dan difusi dan
atom menguap bertabrakan
dengan atom gas dalam
ruangan, sehingga kehilangan
energi kinetik.
• Pada akhirnya, partikel
dikumpulkan, biasanya dengan
deposisi pada permukaan yang
dingin.

25.  Pembentukan nanopartikel terjadi ketika uap dingin di
zona kondensasi yang lebih besar sebagai tekanan gas
rendah.
 Batas dalam zona kondensasi terletak dekat
evaporator, dan sebagai tekanan gas turun tepi luarnya
dapat bergerak melampaui bejana reaksi.
 Sebagai tekanan gas naik hingga beberapa ratus Pa,
ukuran partikel rata-rata pada kenaikan pertama
dengan cepat dan kemudian perlahan-lahan mendekati
nilai batas pada tekanan lebih dari 2500 Pa.

26. Metode Dispersi
• Logam dilarutkan dalam larutan organik seperti diklorometana,
kloroform dan etil asetat.
• Campuran kemudian diemulsifikasikan dalam larutan air yang
mengandung surfaktan agen pengemulsi untuk membentuk emulsi
minyak dalam air (o/w).
• Setelah terbentuk emulsi yang stabil, pelarut organik dievaporasi
dengan menurunkan tekanan atau dengan pengadukan secara
berkala.
• Ukuran partikel yang terbentuk dipengaruhi oleh tipe dan
konsentrasi dari stabilizer, kecepatan homogenizer dan konsentrasi .
• Untuk memproduksi ukuran partikel yang kecil, diperlukan
homogenasi atau ultrasonikasi (Zambaux, et al., 1998).

27. Fasa Kondensasi Sintesis Nanopartikel
 Pengendapan padat dari larutan adalah teknik umum untuk
sintesis partikel halus. Nanopartikel dapat diproduksi jika
kondisi reaksi dan pasca trestment, kondisi secara hati-hati
dikendalikan.
 Membentuk partikel monodispersi, partikel non diaglomerasi
dengan distribusi ukuran yang sangat sempit, semua inti harus
terbentuk pada waktu yang hampir bersamaan.

28.  Banyak bahan yang mengandung partikel halus, seperti cat, tinta
atau ferrofluids, hanya berguna jika partikel suspensi tetap tersebar
(non diaglomerasi).
 Misalnya, sifat magnetik diinginkan yang disebabkan oleh perilaku
domain tunggal magnet tidak dapat direalisasikan jika nanopartikel
feromagnetik tidak isolasi dari satu sama lain.
 Jadi, sangat penting untuk menstabilkan partikel terhadap
aglomerasi.

29.  Aglomerasi partikel halus disebabkan oleh gaya van der waals
yang menarik dan / atau kekuatan yang cenderung
meminimalkan total permukaan atau energi antarmuka dari
sistem.
 Kekuatan repulsif interpartikel yang diperlukan untuk mencegah
aglomerasi.
 Dua metode digunakan adalah, dispersi oleh tolakan
elektrostatik dan stabilisasi sterik.

30. Logam Nanopartikel
 Serbuk logam halus memiliki aplikasi sebagai bahan elektronik dan
magnetik, katalis, bahan peledak, dan bubuk metalurgi.
 Jika agen reduksi ditambahkan ke dalam larutan garam logam, maka
partikel logam kecil akan terbentuk.
 Dialisis dapat digunakan untuk menghilangkan ion yang tersisa.
 Pengental seperti gelatin, dapat ditambahkan untuk mencegah
agregasi partikel. Distribusi ukuran relatif sempit telah dicapai
dengan teknik ini, dan ukuran partikel rata-rata dapat dikendalikan.

31.  Banyak agen reduksi yang dapat digunakan, seperti
borohidrida dari garam logam dibawah atmosfer gas inert
(Ar).
 Produksi partikel logam halus atau partikel logam borida,
tergantung pada kondisi reaksi.
 Contoh
4Co2+ + 8 BH4
- + 18 H2O  2Co2B + 25 H2 + 6 B(OH)3
Co2+ + 2BH4
-  Co + H2 + B2H6

32.  Tata cara menggunakan reduksi tinggi logam alkali (potassium)
untuk mempersiapkan nanopartikel logam di bawah kondisi
ringan yang tersedia.
 Sintesis harus dilakukan dalam pelarut bebas benar-benar
kelembaban dan di bawah kondisis anaerobik.
 Metode pengurangan alkali (rieke) dapat diterapkan untuk
hampir semua garam metlal.

33.  Contoh untuk menghasilkan logam nanokristalin yang sangat reaktif.
AlCl3 + 3 K  Al + 3 KCl
 koloid logam telah dibuat oleh termolisis karbonil logam transisi dalam
suasana inert.
 sebagai contoh, dekomposisi termal (Fe (CO) 5 (dimana ligan karbonil yang
dibelah dari logam) dalam larutan surfaktan organik menghasilkan
"ferrofluids" nanopartikel besi amorf dari pertarungan diameter 8,5 nm.
 stabilitas ferrofluid koloid dicapai dengan molekul surfaktan rantai
panjang.

34.  Pertumbuhan partikel logam dari ion logam tersebar juga dapat dicapai
dalam keadaan padat.
 Dukungan solid, biasanya silika, alumina, titania, pertama harus didoping
oleh ion logam. Ini dapat dicapai dengan beberapa metode, seperti:
 Impregnasi dukungan dengan larutan garam logam
 Selain garam logam untuk sistem sol-gel.
 Kopresipitasi
 Pertukaran ion.

36. Nanopartikel Semikonduktor
 nanopartikel semikonduktor dari sekitar 1 sampai 20 nm diameter
(titik-titik kuantum atau partikel Q) proses menerjemahkan struktur
jarak pendek yang pada dasarnya sama dengan semikonduktor
massal, tetapi memiliki sifat optik dan / atau listrik yang secara
dramatis berbeda dari jumlah besar.
 ini telah menyebabkan Perkembangan metode untuk menghasilkan
nanopartikel dari senyawa biner seperti CdS, CdSe dan senyawa
semikonduktor lainnya.

37. Sintesis Di Ruang Tertutup
 ide umum di balik pendekatan ini adalah untuk membatasi
pertumbuhan partikel dengan melakukan reaksi dalam
reaktor nanosized.
 reaktor tersebut dapat berpori-pori.

38. Metode micromulsion persiapan permukaan
tertutup nanopartikel CdS

39. Gesekan Mekanis
 Diameter butiran partikel serbuk dapat dikurangi dengan skala
nanometer (2-20nm) dengan energi tinggi bola penggilingan,
ketika campuran bubuk unsur bekerja, hasil proses dalam
paduan dari partikel bubuk.
 Selama gesekan mekanik partikel bubuk dikenakan perubahan
bentuk mekanik parah dari tabrakan dengan bola keras.
 Perubahan bentuk terlokalisir pada tahap awal gelang geser,
dengan ketebalan sekitar 1 um memperluas di seluruh partikel
dan terdiri dari berbagai dislokasi dengan densitas besar.