Article Details

EFEK UKURAN MATERIAL PADA TITIK LEBUR, POTENSIAL KIMIA, TRANSISI FASA, DAN SIFAT ANTIBAKTERI TIO2

Oleh   Desyana Olenka Margaretta [30215007]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr.Eng. Mikrajuddin, M.Si.;Dr.rer.nat. Sparisoma Viridi, S.Si.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : FMIPA - Fisika
Fakultas : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Subjek :
Kata Kunci : titik lebur, potensial kimia, transisi fasa, antibakteri TiO2
Sumber :
Staf Input/Edit : Ratnasari  
File : 9 file
Tanggal Input : 2020-08-28 19:52:27

Berbagai sifat material dipengaruhi oleh ukurannya. Pemahaman dasar mengenai perubahan sifat intrinsik suatu material menjadi penting untuk dikaji terkait korelasi dengan ukuran. Misal, penjelasan kebergantungan ukuran terhadap titik lebur, pengaruh ukuran pada potensial kimia dan kebergantungan ukuran dari faktor daya termoelektrik. Diperlukan untuk membantu eksperimen membuat material baru. Penelitian terbaru, pada penetapan kriteria baru kebergantungan ukuran pada titik lebur menggunakan model zipper. Sebuah model yang awalnya digunakan oleh Kittel untuk menjelaskan perubahan fasa molekul. Model zipper digunakan untuk menurunkan persamaan kebergantungan ukuran terhadap titik lebur. Disertasi ini menunjukkan sebuah kriteria baru sebagai alternatif dari kriteria Lindemann. Model ini digeneralisasi untuk semua bentuk partikel dengan geometri berbeda telah menghasilkan persamaan yang baik, dan mendekati hasil eksperimen terdahulu. Proses lebur diasumsikan berawal dari lapisan terluar hingga pusat. Melebur (melting) terjadi ketika logaritmik fungsi partisi per jumlah lapisan sama dengan nol. Ketika menurunkan persamaan untuk mengenalkan kriteria baru tentang kebergantungan titik lebur terhadap ukuran, terdapat parameter derajat kebebasan atom yang sepertinya berlaku umum untuk semua logam. Derajat kebebasan suatu material menarik untuk diteliti lebih lanjut. Dalam kriteria baru yang dibangun diasumsikan bahwa derajat kebebasan atom sebanding dengan frekuensi fonon. Parameter derajat kebebasan yang digunakan berdasar referensi peneliti terdahulu. Potensial kimia bergantung pada ukuran di struktur nano. Ukuran juga memiliki efek daripada faktor daya termoelektrik. Telah didapat formula umum untuk ketergantungan ukuran terhadap potensial kimia. Formulasi yang mendasar menggunakan persamaan konfigurasi sebagai dasar untuk menurunan fungsi distribusi Fermi-Dirac. Formula umum dapat menjelaskan semua laporan mengenai ketergantungan ukuran terhadap potensial kimia yang diperoleh secara eksperimen atau teoritis. Potensial kimia umumnya meningkat dengan menurunnya dimensi material. Banyak keuntungan dari material yang dikendalikan potensial kimianya, sehingga kajian ini sangat penting. Telah diturunkan pula persamaan umum faktor daya termoelektrik bergantung pada ukuran. Persamaan ini lebih umum daripada persamaan yang diperkenalkan di tempat lain. Kemudian, disertasi ini juga mengamati fenomena muncul dari lingkungan sekitar. Fenomena itu memberi sebuah gambaran prilaku instrinsik material terkait transisi fasa orde kedua. Fenomena di alam tentang lekuk yang terjadi pada daun pisang, tanaman palem, pandan dan lainnya terjadi karena pertambahan panjang. Pengaruh penambahan ukuran panjang kondisi makro terhadap kelengkungan pada sebuah material, di eksperimenkan secara sederhana menggunakan kertas. Prosedur numerik sederhana diperkenalkan untuk menentukan profil lentur dari kolom tipis tidak mulur (inextensible) pada sudut keleluasaan lentur. Penulis menerapkan prosedur untuk menjelaskan fenomena self-buckling kolom vertikal dan menunjukkan bahwa lekuk diri seperti memiliki hubungan kuat dengan transisi fasa. “Suhu kritis” untuk transisi fasa justru sama dengan tinggi untuk lekuk (1/Lcr), dan sudut deviasi yang dibuat oleh kolom ujung bebas relatif terhadap arah vertikal memenuhi hubungan skala |?????1| ? (1/???????????? ? 1/????)0,485. Pada disertasi telah diperkenalkan persamaan umum yang diterapkan untuk semua kolom tipis memiliki modulus homogen elastis, saat area dan kepadatan massa sama. Menggunakan persamaan umum, diturunkan kembali ketinggian lekuk kritis yang terkenal yaitu ???????????? = (7,8373 ????????/ ????????????)1/3 . Karakteristik ini telah diturunkan dua abad yang lalu menggunakan fungsi Bessel. Akhirnya, dalam penelitian ini penulis memperkenalkan panjang karakteristik baru yaitu 1/3 0 ) / ( ?gYIL? , dan jika panjang kolom adalah skala dengan panjang karakteristik ini, profil lentur dari semua kolom yang diposisikan pada sudut tetap yang sama adalah tepat. Skala ini menyatukan semua jenis kolom tidak mulur (inextensible) dan homogen. Aplikasi ukuran material juga terkait dengan kemampuannya dalam degradasi bakteri. Sifat ini terlihat dalam orde ukuran di bawah 20 nm. Melalui eksperimen dibuktikan bahwa ukuran material dalam orde mikro juga memiliki kemampuan degradasi bakteri dengan syarat tertentu. Topik tambahan adalah diujicobakan pelapisan TiO2 ke tekstil. Uji aktivitas antibakteri melalui pelapisan partikel TiO2 ukuran 160 nm pada tekstil katun. Katun merupakan jenis tekstil yang banyak digunakan masyarakat daerah tropis. Data menunjukkan pertumbuhan bakteri terhambat setelah iradiasi dan inkubasi. Jelas diamati bahwa, grade teknis TiO2 anatase efektif dalam menghambat pertumbuhan bakteri. Kemampuan tidak berbeda jauh dengan TiO2 murni yang memiliki ukuran jauh lebih kecil. Perbedaan dalam aktivitas fotokatalitik dari struktur yang berbeda terkait erat dengan luas permukaan dan ukuran partikel fotokatalis. Partikel anatase struktur bulk lebih reaktif daripada rutil dan brokit. Ini disebabkan oleh celah pita energi yang lebih tinggi yang dimiliki oleh anatase. Oleh karena itu, anatase memiliki aktivitas fotokatalitik yang lebih baik. Dalam penelitian ini penulis jelas menemukan bahwa grade teknis TiO2 anatase memiliki potensi yang baik untuk proses degradasi bakteri. TiO2 grade teknis dapat mendegadasi bakteri dalam kondisi gelap selama inkubasi.