Perpustakaan Digital ITB

Nanoprobe berbasis karbon dots (CDs) memiliki prospek besar dalam merancang penginderaan ion logam yang sensitif dan selektif. Namun, CDs tanpa modifikasi menghadirkan batasan dalam aplikasi praktisnya terkait dengan emisinya yang terbatas pada satu warna. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mempelajari efek doping logam pada CDs untuk aplikasi deteksi ion logam. Dalam penelitian ini, CDs doping nitrogen (NCDs), CDs co-doping nitrogen dan natrium (NNaCDs), dan CDs co-doping nitrogen dan seng (NZnCDs) disintesis dari asam sitrat sebagai sumber C, urea sebagai sumber N, trisodium sitrat sebagai sumber Na, dan seng asetat sebagai sumber Zn dengan teknik iradiasi gelombang mikro. CDs yang dihasilkan dikarakterisasi menggunakan spektrometer UV-Vis, Fotoluminesensi (PL), Time Resolved Photoluminescence (TRPL), Transmission Electron Microscope (TEM), Raman, dan Fourier Transform Infra-Red (FTIR) untuk memperoleh sifat optik, morfologi, dan strukturnya. Spektrum absorbansi dari NCDs, NZnCDs, dan NNaCDs masing-masing menunjukkan puncak karakteristik struktur terkonjugasi dari inti C=C dan struktur permukaan C=O dan C=N. Penambahan doping Na ataupun Zn mengakibatkan pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih rendah (blue-shift) pada puncak karakteristik struktur permukaan C=O dan C=N. Hasil PL dari setiap sampel menunjukkan perilaku PL yang bergantung pada eksitasi. Intensitas emisi maksimum NCDs, NNaCDs, dan NZnCDs diamati pada 556, 527, dan 525 nm dengan panjang gelombang eksitasi masing-masing 480, 440, dan 420 nm. Hasil ini mengonfirmasi bahwa penambahan doping Na ataupun Zn pada CDs menyebabkan blueshift pada spektrum PL. Morfologi CDs yang disintesis memiliki karakteristik partikel berbentuk kuasi-bola, diameter rata-rata sekitar 4 nm, memiliki kisi dengan jarak antarplanar 0,21 nm, yang menunjukkan struktur seperti grafit. Selain itu, distribusi ukuran partikel CDs yang hampir sama mengungkapkan bahwa efek ukuran kuantum bukanlah alasan dibalik perbedaan panjang gelombang emisi maksimum dari masing-masing sampel. Lebih lanjut, permukaan NCDs mengandung berbagai gugus fungsi seperti O-H, N-H, C-H, C=O, C-N, C=C, C=N, dan C-OH. Sedangkan, NNaCDs memiliki gugus fungsi tambahan berupa C-O-Na dan NZnCDs memiliki gugus fungsi tambahan C-O-Zn. Adanya gugus fungsi ini menunjukkan bahwa doping pada masing-masing sampel telah berhasil. Selain itu, keberadaan gugus fungsi yang bervariasi menyebabkan perubahan struktur elektronik dengan menghadirkan berbagai celah pita pada keadaan permukaan sistem, yang bertanggung jawab atas sifat PL yang bergantung pada eksitasi pada CDs. Secara keseluruhan, pusat PL yang berbeda pada CDs dapat diatur dengan doping Na atau Zn. Menariknya, pusat PL yang berbeda dari NCDs, NNaCDs, dan NZnCDs secara berurutan pada panjang gelombang eksitasi 480, 440, dan 420 nm masing-masing selektif terhadap ion Ag+ untuk NCDs dan NNaCDs serta ion Fe3+ untuk NZnCDs. Intensitas PL padam secara linier dengan meningkatnya konsentrasi ion Ag+ dan Fe3+ . Hasilnya, NCDs menunjukkan hubungan linier 1-200 ?M dengan batas deteksi (LOD) 0,14 ?M untuk ion Ag+ yang dieksitasi pada 480 nm, NNaCDs menunjukkan hubungan linier 1-200 ?M dengan LOD 0,16 ?M untuk ion Ag+ yang dieksitasi pada 440 nm, dan NZnCDs menunjukkan hubungan linier 1-200 ?M dengan LOD 0,30 ?M untuk ion Fe3+ yang dieksitasi pada 420 nm. Secara keseluruhan, studi ini memberikan wawasan baru untuk memahami perilaku PL CDs dengan doping Na maupun Zn untuk aplikasi penginderaan multimodal ion logam yang efektif.