Perpustakaan Digital ITB

Penambahan Self-Assembled Monolayer (SAM) pada sensor gas merupakan suatu upaya untuk memodifikasi sifat deteksi gas untuk menghasilkan sensor yang lebih sensitif dan selektif. Ditambah lagi, studi mengenai sifat adsorpsi ZnO Monolayer sebagai sensor gas juga masih diperlukan untuk mengetahui potensi material jenis ini pada topik pendeteksian. Dalam penelitian ini dilakukan analisis pengaruh penambahan SAM pada ZnO Monolayer terhadap sifat elektronik dan magnetik dengan menggunakan metode Density Functional Theory (DFT) untuk melihat keterkaitan dengan performa adsorpsinya sebagai sensor gas. Pada penelitian ini, struktur geometri dari model/sistem dioptimasi untuk menghasilkan struktur yang paling optimum dan dilakukan kalkulasi terhadap energi adsorpsi, band structure, dan charge transfer. Selanjutnya, dilakukan analisis terhadap Total Density of States (TDOS) dan Partial Density of States (PDOS) untuk mengetahui lebih lanjut mengenai interaksi antara ZnO monolayer dan molekul gas serta pengaruh SAM terhadap sistem adsorpsi. Berdasarkan kalkulasi, setelah melakukan optimasi geometri, lapisan ZnO monolayer berubah menjadi struktur sarang lebah (honeycomb) yang mirip dengan grafena, dengan panjang ikatan antara Zn-O sebesar 1,897 Å dan celah pita sebesar 1,83 eV serta merupakan material semikonduktor non-magnetik. Setelah adsorpsi permukaan ZnO dengan gas NO2, diperoleh posisi gas pada situs bridge adalah yang paling optimum dengan energi adsorpsi sebesar 0,432 eV. Struktur permukaan berubah dengan ikatan antar-atom yang terdistorsi ke bawah. Kurva band structure dan DOS menunjukkan adanya hibridisasi yang menjadi indikasi terdapat transfer muatan antar atom pada ZnO dan NO2 serta berubahnya sifat elektronik dan magnetik dari material ini. Adsorpsi permukaan ZnO dengan SO2 juga menunjukkan posisi gas pada situs bridge adalah yang paling optimum dengan energi adsorpsi sebesar 0,52 eV. Struktur permukaan berubah dengan molekul SO2 yang terdisosiasi dan berbaur dengan permukaan ZnO monolayer. Kurva band structure dan DOS menunjukkan adanya hibridisasi yang juga menjadi indikasi adanya transfer muatan antar atom pada ZnO dan SO2 serta terjadinya perubahan sifat elektronik dan magnetik dari material ini. Setelah SAM diletakkan di dalam sistem adsorpsi ZnO monolayer terhadap kedua gas (NO2 dan SO2), mengalami perubahan yang cukup signifikan terhadap energi adsorpsi sistem. Energi adsorpsi yang dimiliki sistem adsorpsi NO2 dan SO2 berturut-turut sebesar -5,26 eV dan -2,47 eV. Melalui data energi adsorpsi terlihat bahwa selain meningkatkan performa deteksi ZnO terhadap gas, SAM juga meningkatkan selektivitas ZnO terhadap salah satu gas (NO2). Lebih lanjut, analisa dilakukan terhadap kurva band structure dan DOS yang menunjukkan adanya hibridisasi yang menjadi indikasi terdapat transfer muatan antar atom pada sistem ZnO/SAM/NO2 dan ZnO/SAM/SO2 serta berubahnya sifat elektronik dan magnetik dari material ini.