ABSTRAK
OPTIMASI DESAIN BIOSENSOR LOCALIZED SURFACE
PLASMON RESONANCE BERBASIS METAL-INSULATORMETAL
NANODISK/NANORING
Oleh
Amilla Puspaduhita
NIM: 18318015
(Program Studi Sarjana Teknik Biomedis)
Seiring dengan perkembangan penelitian tentang nanopartikel dan biosensor, penelitian
biosensor optik berbasis nanopartikel yang dinamakan Localized Surface Plasmon
Resonance (LSPR) ini juga mengalami perkembangan yang signifikan. Biosensor LSPR
ini adalah biosensor yang memiliki dasar cara kerja yang sama dengan biosensor Surface
Plasmon Resonance (SPR), yang membedakan antara keduanya ialah penggunaan
nanopartikel dibandingkan dengan thin film. Penggunaan nanopartikel dapat menghasilkan
Surface Plasmon Polariton (SPP) terlokalisasi sehingga biosensor menjadi lebih sensitif.
Disamping beberapa kelebihan yang telah disebutkan, biosensor LSPR ini masih memiliki
beberapa kekurangan yang perlu untuk diperbaiki, seperti belum dilakukannya optimasi
terhadap parameter desain transduser tertentu, yang menyebabkan performa deteksi
optimum belum bisa dicapai. Oleh karena itu, pada penelitian ini, akan dilakukan optimasi
terhadap parameter desain transduser biosensor. Bentuk dasar desain transduser yang
diteliti adalah bentuk metal-insulator-metal (MIM) nanodisk. Dari bentuk nanodisk ini,
akan ada tiga parameter desain yang dioptimasi, yaitu diameter, aspek rasio, dan jenis
material yang digunakan pada nanoarray transduser biosensor. Penelitian dilakukan
dengan simulasi yang bertujuan untuk mengurangi siklus fabrikasi dan analisis serta
menghemat biaya fabrikasi. Untuk melihat performa deteksi biosensor, akan ada tiga
parameter yang menjadi acuan, yaitu koefisien determinasi, sensitivitas, dan figure of merit
(FOM). Hasil penelitian yang diperoleh adalah bahwa dengan memodifikasi tiga parameter
desain yang telah disebutkan sebelumnya, performa deteksi biosensor LSPR akan
meningkat. Pada variasi diameter, jika diameter dari nanodisk diperbesar, nilai sensitivitas
akan meningkat. Saat diameter diperkecil, semakin lama nilai sensitivitas semakin stagnan,
namun lebar full width at half maximum (FWHM) juga semakin mengecil hingga
dimungkinkan menghasilkan nilai FOM yang besar. Pada variasi diameter nanodisk emas,
didapatkan nilai koefisien determinasi yang stabil antara 0,99 hingga 1. Nilai sensitivitas
tertinggi sebesar 4.087,85 nm/RIU didapat pada diameter sebesar 3.200 nm dan FOM
tertinggi didapat sebesar 3,22 saat diameter 25 nm. Pada variasi aspek rasio nanoring
ditemukan bahwa nilai sensitivitas maksimum yang didapat pada penelitian ini ada pada
aspek rasio 0,25 dan 0,275, sementara nilai FOM tertinggi didapat saat aspek rasio
nanoring sebesar 0,167. Terakhir, pada variasi material metal yang digunakan, yaitu perak
dan paladium, terdapat peningkatan yang signifikan pada sensitivitas paladium dan FOM
perak, yaitu bernilai 4.343,67 nm/RIU pada simulasi paladium dengan diameter 3.200 nm
dan 25 pada simulasi perak dengan diameter 50 nm.
Kata kunci: localized surface plasmon resonance, transduser, metal-insulator-metal, koefisien
determinasi, sensitivitas, figure of merit, CST Studio Suite.