Perpustakaan Digital ITB

Carbon dots (CDs) merupakan material fotoluminesensi yang banyak diteliti karena proses sintesisnya sederhana, murah, ramah lingkungan, rendah toksisitas, dan memiliki sifat optik yang menarik. Namun, CDs dalam bentuk larutan mudah mengalami degradasi sifat optik karena quenching yang disebabkan oleh gerak rotasi, vibrasi, dan tumbukan antara molekul CDs. Untuk mengurangi pengaruh quenching pada CDs, maka larutan CDs didispersikan ke dalam polimer poly(vinyl) alcohol(PVA) yang memiliki transparansi optik bagus dan banyak gugus hidroksil. Gugus hidroksil pada PVA akan membentuk ikatan hidrogen dengan gugus fungsi yang terdapat pada permukaan CDs. Ikatan hidrogen ini akan melindungi CDs dari pengaruh quenching. Lapisan komposit CDs/PVA yang dibuat mengabsorpsi ultraviolet (UV) dan Near Infra-red (NIR) secara bersamaan. Absorbansi UV disebabkan oleh transisi π→π* dan n π→π* , masing-masing oleh ikatan C=C aromatik dan gugus fungsi C=O atau C-OH. Sedangkan absorbansi terhadap NIR disebabkan oleh transisi sistem sp2 aromatik yang dimiliki ikatan C=O dan C=N yang merupakan pyrrolic-N. Absorbansi UV disebabkan oleh struktur inti CDs, sedangkan absorbansi NIR disebabkan oleh bagian permukaan CDs. Konsentrasi CDs yang didispersikan ke dalam PVA divariasikan 0; 0, 5; 0,8; 1, 2, 3, 4, dan 5 %v/v. Intensitas absorbansi lapisan terhadap UV dan NIR meningkat terhadap kenaikan konsentrasi CDs, sesuai hukum Lambert- Beer untuk lapisan tipis. Namun, perbandingan intensitas absorbansi UV terhadap NIR optimum untuk konsentrasi CDs 2 %v/v. Hasil pengukuran PL menunjukkan bahwa intensitas luminesensisi lapisan meningkat dengan ditambahkannya CDs, lalu turun setelah mencapai optimum untuk lapisan dengan konsentrasi CDs 1 %v/v. Penurunan intensitas fotoluminesensi ini disebabkan karena pengaruh inner filter, reabsorpsi fotoluminesensi, dan quenching parsial yang disebabkan oleh aglomerasi partikel. Puncak emisi lapisan komposit CDs/PVA tidak bergantung pada panjang gelombang eksitasi yang diberikan karena jumlah gugus fungsi amino yang berlimpah pada permukaan CDs. Gugus fungsi ini membuat pasif state permukaan sehingga emisi hanya dihasilkan oleh transisi radiatif hibridisasi sp2 karbon. Lapisan komposit CDs/PVA mengalami blue-shift akibat ikatan hidrogen yang dibentuk oleh PVA dan CDs sehingga rekombinasi non-radiatif molekul CDs bisa dicegah. PVA juga berhasil mempertahankan absorbansi UV dan NIR lapisan komposit CDs/PVA yang dipanaskan pada suhu 200 ºC selama 1 jam. Jumlah ikatan hidrogen yang banyak membuat CDs masih bisa dilindungi dari pengaruh quenching walaupun ada ikatan hidrogen yang putus selama proses pemanasan. PVA juga berhasil menjaga stabilitas absorbansi CDs saat disinari UV 365 nm selama 6 jam atau dibiarkan terpapar cahaya tampak selama 7 hari. Lapisan komposit CDs/PVA yang bisa mengabsorpsi UV dan NIR secara bersamaan ini potensial digunakan sebagai lapisan multifungsional dalam bidang biomedicine dan bioimaging.