Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
ABSTRAK
Nanopartikel emas memiliki sifat optik yang unik saat berinteraksi dengan cahaya yang disebut sebagai efek localized surface plasmon resonance (LSPR). Sifat ini muncul berupa peningkatan intensitas serapan cahaya pada frekuensi cahaya tertentu yang bergantung kepada indeks bias medium nanopartikel emas. Sifat inilah yang dimanfaatkan dalam pembuatan biosensor untuk mendeteksi formaldehida. Dalam penelitian ini, telah berhasil dibuat biosensor menggunakan enzim alkohol oksidase yang di-imobilisasi pada membran poli(nBA-NAS) dan diletakkan diatas substrat ITO yang telah ditumbuhkan nanopartikel emas. Dalam penelitian ini telah dilakukan karakterisasi struktur nanopartikel emas dengan menggunakan XRD, SEM dan sifat plasmoniknya dengan spektroskopi UV-Visible, karakterisasi stuktur membran polimer dengan spektroskopi FTIR dan optimasi terhadap parameter biosensor yang dibuat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nanopartikel emas yang terbentuk mempunyai diameter 25-35 nm, tersebar merata di permukaan ITO, membran polimer (nBA-NAS) merupakan membran selektif ion H+, keberadaan NAS pada polimer sangat penting untuk mengikat enzim alkohol oksidase, jumlah enzim optimum yaitu 2 unit untuk tiap biosensor, pH optimum biosensor dapat bekerja yaitu pada pH 7, waktu respon biosensor lima menit dan biosensor dapat mendeteksi formaldehida pada rentang konsenstrasi 1x10-7 M hingga 1 M.

---

ABSTRAK
Gold nanoparticles have unique optical properties when interacting with the light that is usually referred as the Localized Surface Plasmon Resonance effect (LSPR). These properties appear as the increasing of light absorption at the certain frequency of light that depends on the refractive index of the surounding medium of gold nanoparticles. This effect is utilized in the fabrication of biosensors to detect formaldehyde. In this study, it was successfully made a biosensor using the immobilized enzyme alcohol oxidase on the membrane poly(nBA-NAS) and placed above the ITO substrate which had been grown gold nanoparticles. In this research, it has been carried out the structural characterization of gold nanoparticles by using XRD, SEM and its plasmonic properties with UV-Visible spectrometer, the structural characterization of membrane polymer by using FTIR spectroscopy and the optimization all of the parameters in the fabrication of biosensor. The results showed that gold nanoparticles are formed having a diameter of 25-45 nm, spread evenly on the surface of the ITO, the membrane polymer poly(nBA)NAS is an H+ ion selective membrane, the existence of NAS in polymers is essential to bind the enzyme alcohol oxidase, the amount of enzyme the optimum is 2 units for each biosensor, the optimum pH is 7, the response time of biosensor is five minutes and the biosensor can detect formaldehyde in the range of concentrations of 10-7 M to 1 M.

Abstrak :
Formaldehid merupakan bahan yang digunakan secara ilegal sebagai pengawet dan penguat warna serta bau pada makanan. Berbagai upaya dilakukan untuk menganalisis formaldehid dengan menggunakan HPLC (High Performance Liquid Chromatography), kromatografi gas, elektrokimia dan fluorometri. Namun demikian, metode tersebut memiliki kelemahan spesifik dan kurang efektif digunakan pada pendeteksian on-site. Hal ini mendorong pengembangan sensor kolorimetri yang didasarkan pada perubahan warna akibat pergeseran panjang gelombang pada daerah cahaya tampak. Nanopartikel perak memiliki sifat optik unik yang diakibatkan oleh LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance). Pada penelitian ini, nanopartikel perak akan dimodifikasi dengan menggunakan reagen Tollens Untuk melakukan pendeteksian formaldehid. Selain itu dilakukan investigasi variasi konsentrasi AgNO3 pada reagen Tollens, waktu inkubasi serta selektivitas dari nanopartikel perak termodifikasi reagen Tollens yang telah dibuat. Pada penelitian ini Material yang didapatkan melalui sintesis akan dikarakterisasi dengan menggunakan Transmission Electron Microscope (TEM), spektrofotometer UV-Vis. Metode pendeteksian ini dapat melakukan deteksi pada interval 100-350 μM dengan LOD 121.8 μM dan LOQ yang didapatkan adalah 150.68 μM ......Formaldehyde is one of the ingredients that is used illegally as a preservative for  enhancing color and odor in food. Various attempts were made to analyze formaldehyde using HPLC (High Performance Liquid Chromatography), gas chromatography, electrochemistry and fluorometry. However, this method has specific weaknesses and is less effective for on-site detection. This prompted the development of colorimetric sensors based on changes in color due to shifts in wavelength in the visible light region. Silver nanoparticles have unique optical properties due to LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance). In this study, silver nanoparticles will be modified using Tollens reagent for formaldehyde detection. In addition, incubation time, Variation of AgNO3 concentration in Tollens reagent and selectivity of silver nanoparticles modified Tollens reagent were investigated. The material obtained through the synthesis will be characterized using a Transmission Electron Microscope (TEM) and UV-Vis spectrophotometer. This method could detect formaldehyde in range 100-350 μM with LOD 121.8 μM and LO1 150.68 uM.

Abstrak :
Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) adalah fenomena eksitasi yang terjadi ketika cahaya datang berinteraksi dengan nanopartikel dari logam mulia (emas dan perak). Interaksi ini dapat teramati melalui absorpsi dan scattering oleh nanopartikel yang berosilasi. Dalam penelitian ini, metode yang digunakan untuk mengamati fenomena LPR ini adalah dengan melakukan simulasi. Dalam simulasi fenomena LPR, dapat diamati pengaruh bentuk, ukuran, material dan indeks bias terhadap kurva absorpsi, scattering, dan extinction. Simulasi ini dilakukan dengan metode elemen-hingga dengan pendekatan quasistatik terhadap material emas dan perak didalam tiga jenis dielektrik. Bentuk yang digunakan adalah bola, rod, dan triangle dengan variasi ukuran 10-100 nm. Hasil simulasi menunjukan bahwa bentuk, ukuran, jenis material, dan indeks bias mempengaruhi besarnya puncak cross section dan panjang gelombang dari setiap kurva dimana bentuk, ukuran, dan indeks bias mempengaruhi tinggi puncak, dan jenis material menentukan panjang gelombang dari puncak. Hasil juga menunjukan kesesuaian pendekatan quasistatik dengan teori Mie. ...... Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) is an exitation phenomenon that occurs when nanoparticle of noble metal (gold and silver) interact with electromagnetic wave. These interactions can be observed through absorption and scattering by the nanoparticle oscillate. In this study, we performed some simulations of LSP phenomenon to observed the effect of shape and size of nanoparticle, materials, and refractive index toward absorption, scattering, and exitation. Simulation is done by finite element method with quasistatic approximation toward gold and silver in three types of dielectric. Shape variation that used in these simulation are sphere, rod, and triangle with size variation 10 - 100 nm. The result show that size, shape, material and refractive index affect the peak of extinction, scattering and absorption cross section curve and their wavelength. The result with quasistatic approximation show similiarity with Mie theory.

Abstrak :
Dalam penelitian ini, kami telah menghitung sensitivitas LSPR Au nanorod oleh simulasi partikel logam umum, MNPBEM berdasarkan metode elemen batas dengan variasi diameter nanorod D adalah 20 nm, 60 nm dan 80 nm. rasio aspek 1,5 hingga 3,5. Dielektrik Au nanorod berdasarkan eksperimen Christine-Johnson. Untuk memahami kepekaan sensitivitas, kami juga memvariasikan media indeks bias dengan pendekatan Lorentz-Lorentz dari campuran konsentrasi air dan gliserol. Indeks media refraktif adalah n = 1,3334 100 air murni, n = 1,3605 80 air dan 20 gliserol, n = 1,3881 air 60 dan gliserol 40, n = 1,4164 40 air dan 60 gliserol, dan n = 1,4452 20 air dan 80 gliserol. Dari simulasi MNPBEM, kami telah menghasilkan spektrum LSPR seperti absorpsi, penyebaran, dan kepunahan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kemudian, sensitivitas LSPR Au nanorod ditentukan oleh gradien puncak panjang gelombang ke variasi medium indeks refraktif untuk semua aspek rasio. Menariknya, kami telah menemukan LSPR Au nanorod terdiri dari mode longitudinal dan transversal dalam kurva LS nanorod LSPR. Mode longitudinal memiliki panjang gelombang yang lebih tinggi daripada mode transversal dalam spektrum LSPR. Dalam mode longitudinal, puncak panjang gelombang meningkat ketika rasio aspek meningkat red-shift sementara dalam mode transversal, puncak panjang gelombang relatif konstan. Selanjutnya, sensitivitas dalam mode longitudinal meningkat ketika aspek rasio meningkat sedangkan sensitivitas dalam transversal menurun ketika aspek rasio meningkat. Meningkatkan sensitivitas dalam mode longitudinal terkait dengan red-shift ketika volume nanorod meningkat dan indeks bias medium berubah. Menurut hasil, penentuan sensitivitas berguna untuk memahami perubahan indeks bias media yang penting untuk merancang perangkat sensor. ...... In this study, we have calculated the sensitivity of LSPR Au nanorod by a public metallic particle simulation, MNPBEM based on boundary element method with varying diameter of nanorod D are 20 nm, 60nm, and 80 nm. The aspect ratio from 1.5 to 3.5. The dielectric of Au nanorod based on Christine Johnson experiment. To understand sensitivity sense, we have also varied the refractive index medium by Lorentz Lorentz approximation from mixture of water and glycerol concentration. The refractive medium index is n 1.3334 100 water pure, n 1.3605 80 water and 20 glycerol , n 1.3881 60 water and 40 glycerol, n 1.4164 40 water and 60 glycerol, and n 1.4452 20 water and 80 glycerol. From MNPBEM simulation, we have produced LSPR spectra such as absorption, scattering, and extinction curve as the function of wavelength. Then, the sensitivity of LSPR Au nanorod is determined by the gradient of the peak of wavelength to the refractive index medium variation for all aspect ratio. Interestingly, we have found the LSPR Au nanorod consisted of longitudinal and transversal mode in LSPR Au nanorod curve. The longitudinal mode appeared higher wavelength than the transversal mode in LSPR spectra. In longitudinal mode, the peak of wavelength increased as the aspect ratio increased red shift while in transversal mode, the peak of wavelength relatively was constant. Furthermore, the sensitivity in longitudinal mode increased as the aspect ratio increased whereas the sensitivity in transversal decreased as the aspect ratio increased. Increasing the sensitivity in longitudinal mode related to red shift as the nanorod volume increased and the refractive medium index change. According to the results, the sensitivity determination is useful to understand the refractive index medium changes that it is important to design a sensor device.

Abstrak :
Spektrum dari localized surface plasmon resonance (LSPR) yang dapat dikonfigurasi ulang serta teknologi sensor yang memiliki sensitivitas tinggi dengan kemampuan multikinerja sangat dipelukan untuk mendukung Society 5.0. Akan tetapi banyak aplikasi LSPR dengan spektrum yang sulit untuk dikonfigurasi/tuning serta sensor yang tidak sensitive dan mono fungsi. Pada disertasi ini diusulkan pengembangan spektrum LSPR yang dapat dikonfigurasi serta dilajutkan untuk mengembangkan sensor yang memiliki kemampuan multifungsi. Kontribusi penelitian yang dilakukan ini dapat dibedakan menjadi tiga buah cabang utama. Pertama, pengembangan reconfigurable LSPR spektrum dengan mendeposisi nano partikel emas (AuNPs) pada substrat piezoelektrik 36XY-LiTaO3. Kedua, hasil deposisi AuNPs pada bahan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan sensor multifungsi yang mengintegrasikan sensor shear-horizontal surface acoustic waves (SAW) dan sensor LSPR. Ketiga, mendeposisi AuNPs pada substrat kaca yang memiliki struktur multi-layer. Selain itu, pada substrat kaca juga dipabrikasi microwave ring resonator sehingga menghasilkan sensor microwave, sehingga dapat mengkombinasi sensor microwave dan sensor LSPR secara bersamaan. Adapun penjelasan lebih terperinci sebagai berikut ini. Kontribusi pertama dari disertasi ini difokuskan kepada pengembangan reconfigurable LSPR sepktrum. Dimana LSPR dihasilkan dari deposisi AuNPs pada substrat piezoelektrik 36XY-LiTaO3. Kemudian, kemampuan reconfigure nya didapatkan dari posisi dinamis dari array AuNPs yang ikut berosilasi akibat vibrasi dari shear horizontal surface acoustic waves (SH-SAWs). Vibrasi ini diperoleh setelah mencatu sumber listrik ke devais SH-SAW melalui interdigital transducers (IDTs). Hasil eksperiment mengkonfirmasi bahwa perbandingan kondisi OFF dan ON akan menghasilkan efek blue-shift dan perubahan nilai Q-factor dari spektrum LSPR. Selanjutnya, hasil gambar morfologi dari SEM digunakan untuk menganalisis dan mensimulasi menggunakan komputasi finite-difference time-domain (FDTD). Model nya kemudian diekspansi menjadi struktur dimer-AuNP, dan array AuNPs dengan menggunakan gap sebagai parameter. Hasil simulasi juga mengkonfirmasi efek dari blue-shift dari spektrum LSPR. Kontribusi kedua dari disertasi ini yaitu diusulkan pengembangan sensor multifungsi yang dapat mendeteksi permittivitas (εr), konduktivitas (s), dan refraktiv index (n) secara simultan. Sensor multifungsi yang diusulkan, dibangun dengan mengintegrasikan sensor SH-SAW dan sensor LSPR. Sensor SH-SAW dibangun dengan cara memfabrikasi IDTs pada substrat piezoelektrik 36XY-LiTaO3. Sementara itu, sensor LSPR dibangun dengan mendeposisi AuNPs pada permukaan propagasi dari SH-SAW. Menariknya, mendeposisi AuNP di permukaan propagasi SH-SAW tidak hanya menghasilkan sensor LSPR namun juga dapat meningkatkan sensitivitas sensor SH-SAW. Peningkatan sensitivitas ini terverifikasi menggunakan pengukuran domain frekuensi oleh a vector network analyzer (VNA) dan domain waktu dengan mengaplikasikan sinyal amplitude shift keying. Sementara itu, software CST digunakan untuk mensimulasikan plasmonic enhance near field-nya. Kemudian investigasi morphologi digunakan perangkat atomic force microscopy (AFM). Hybrid sensor yang diusulkan memiliki rentang deteksi εr = 25 – 85), s = 0.00528–0.02504 S/m, dan n = 45.5–201.9 nm/RIU. Efek cross-sectional dari sensor SH-SAW ke sensor LSPR dan sebaliknya juga diinvestigasi menggunakan sinyal sinusoidal OFF/ON dan cahaya OFF/ON. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa sensor SH-SAW tidak terpengaruh oleh cahaya. Akan tetapi, sensor LSPR sedikit dipengaruhi oleh sensor SH-SAW karena efek vibrasi yang berakibat pada efek blue-shift. Namun pengaruh ini tidak signifikan terhadap kinerja sensor multifungsi. Secara umum, sensor yang diusulkan memiliki sensitivitas tinggi dengan karakteristik independen. Kontribusi ketiga dari penelitian ini fokus kepada intergrasi microwave sensor (dan LSPR sensor. Microwave sensor dihasilkan dengan mempabrikasi elektroda/resonator yang berbentuk ring resonator pada substrat kaca dengan struktur yang multilayer. Sehingga, apabila sensor tersebut diberi beban cairan Ethanol (EtOH) dengan kadar berbeda maka akan menghasilkan pergeseran frekuensi resonansi dari microwave sensor. Sementara itu, sensor LSPR dihasilkan dengan mendeposisi AuNPs pada substrate kaca bagian tengah. Perubahan nilai refreactive index pada cairan sampel juga akan menghasilkan pergeseran puncak dari LSPR. Hal ini memperlihatkan sensor LSPR telah bekerja. Selain itu, untuk menganalisis struktur multilayer, pada penelitian ini juga dipergunakan metode conformal dan dibandingkan dengan hasil FDTD. Adapun hasil penelitian hibrid microwave sensor dan LPSR sensor dihasilkan pergeseran frekuensi sebesar 416 MHz dengan sensitivitas 5,2 MHz/ . Nilai sensitivitas berada pada rentang 5.36 MHz/Er – 14.37 MHz/Er. Nilai rentang normalisasi sensitivity berada pada rentang 0.312 – 1.246%. Hasil pengukuran dengan dan tanpa cahaya memperlihatkan hasil yang konstan, sehingga memperlihatkan independensi dari sensor. Sementara itu, hasil pengukuran sensor LSPR memperlihatkan terjadi pegeseran panjang gelombang sekitar 20 nm sampai 60 nm. Sementara itu nilai sensitivitas sensor refraktive index berada pada rentang 20.0 - 162.6 nm/RIU. Akhirnya, berdasarkan hasil dan sebagai temuan utama, deposisi AuNPs pada bahan dielektrik seperti bahan 36XY-LiTaO3 atau bahan kaca dapat meningkatkan fungsionalitas perangkat diluar fungsi dasar umum yang diketahui. Secara khusus, fungsionalitas perangkat dapat ditambahkan dengan fenomena plasmonik atau fungsi sensor indeks bias. ......A reconfigurable localized surface plasmon resonance (LSPR) spectrum and integration of high-sensitivity sensors with multiple sensing performance for the environmental detection are required to support Societies 5.0 and strengthen sustainable development goals programs. However, many LSPR applications lack configurability performance and sensors with low sensitivity that stand alone. In this dissertation, a reconfigurable LSPR and multifunctional sensors are proposed. The main study can be separated into three branches. The first is a deposition of gold nanoparticles (AuNPs) on 36XY-LiTaO3 piezoelectric substrate. It can generate a reconfigurable LSPR. Second, it can be applied for multifunctional sensor applications by combining the LSPR sensor and acoustic sensor. The third is to deposit AuNPs on a glass substrate with a multilayered microwave ring resonator to obtain multifunctional sensors between the LSPR sensor and microwave sensor (MS). The first contribution of this dissertation is focused on the investigation of LSPR with reconfigurable capability. The LSPR was produced by deposition of AuNPs on the 36XY-LiTaO3 piezoelectric substrate. Then, the reconfigurable capability was obtained by the dynamic array AuNPs position. Moreover, the dynamic array AuNPs was induced by shear horizontal surface acoustic waves (SH-SAWs) vibration after applying an electric signal through interdigital transducers (IDTs), the ON-condition. The experimental results confirmed that compared to OFF-condition, the ON-condition generates a blueshift effect. In general, the peak position (lP) has shifted to a lower wavelength with a quality factor adjustment. The scanning electron microscope (SEM) images of the morphological structure of AuNPs are utilized to perform the finite-difference time-domain (FDTD) analysis. Then, the model was expanded to dimer AuNPs and arrays AuNPs with dynamic coupling gap and variation arrays structures. As a result, the FDTD simulation confirmed a blueshift effect spectrum characteristic. The second contribution is proposing a multifunctional sensor for the detection of permittivity (εr), conductivity (s), and the refractive index (n) simultaneously. The multifunctional sensor was developed based on the SH-SAW sensor and LSPR sensor. Moreover, the IDTs were fabricated on the 36XY-LiTaO3 substrate to develop the SH-SAW sensor. Then, the AuNPs were deposited on the propagation surface of the SH-SAW sensor to obtain the LSPR sensor. Interestingly, the deposited AuNPs on SH-SAW were not only generating an LSPR sensor but also enhanced the SH-SAW sensor sensitivity. The sensitivity enhancement was verified by frequency-domain measurement using a vector network analyzer and time-domain measurements by utilizing amplitude shift keying signal. A CST software was used for plasmonic enhance near field simulation. Then, atomic force microscopy (AFM) imaging was utilized for morphology characterization. The proposed sensor has detection range of εr = 25 – 85), s = 0.00528–0.02504 S/m, and high sensitivity for n detection (45.5–201.9 nm/RIU). The cross-sectional effects between the SH-SAW sensor and LSPR sensor were also investigated using the sine signal OFF/ON and the light OFF/ON, respectively. The result shows that the SH-SAW sensor was not influenced by light. Moreover, the LSPR sensor was slightly influenced by the SH-SAW sensor due to the vibration effect, and it has a small blueshift effect. However, this effect is not significant to interference sensor performance. In general, the proposed multifunctional sensors have high sensitivity with independent characteristics. The third contribution is focused on the integration of MS and LSPR sensor. The MS was fabricated on a glass. The electrodes have a structure ring resonator with a multilayered configuration. The changes of liquid under test lead to frequency shifting. Then, the LSPR sensor was developed on the low-layered glass by deposition array AuNPs on the glass substrate. Therefore, the liquid under test will have direct interaction with AuNPs. LSPR sensor was examined using wavelength shifting characteristic. A comparison between FDTD and the conformal analytical method is also presented. The simulation result shows that by comparing air and water sample, it has shifted frequency of 395 MHz with the sensitivity of 4.95 MHz/εr. Measurement result show that it has shifted frequency of 416 MHz with the sensitivity of 5.2 MHz/εr. It is shown that the proposed sensor has followed the simulation result. Finally, the proposed sensors are suitable for a chemical environment, with the possibility of integration with a wireless network. Finally, based on the result and as the main finding, the deposition AuNPs on dielectric material such as 36XY-LiTaO3 substrate or glass substrate can improve the device's functionality beyond the known general basic function. In particular, the functionality of the device can add with plasmonic phenomena or a refractive index sensor function.

Abstrak :
Sinar gamma merupakan salah satu gelombang elektromagnetik yang memiliki energi dan daya tembus paling tinggi. Radiasi dari sinar gamma berbahaya, tetapi dapat digunakan dalam dosis tertentu dalam pengawetan makanan, sterilisasi peralatan medis, perawatan tanaman, dan penelitian. Sinar gamma dapat digunakan untuk mensintesis nanopartikel dengan prinsip kolorimetri dan memberikan efek localized surface plasmon resonance (LSPR) pada cahaya tampak sehingga dapat digunakan sebagai dosimeter. Berdasarkan hasil percobaan radiosintetik, nanopartikel perak menggunakan tragakan yang disinari dengan sumber Cobalt-60 dengan variasi dosis 1-40 kGy dengan laju dosis 5 kGy/jam untuk penyinaran. Indikator gel Ag-tragacanth dapat terbentuk ditandai dengan perubahan warna dari bening menjadi kuning pada dosis penyinaran 10 kGy dan menjadi kuning gelap dengan meningkatnya dosis radiasi. Spektrum absorbansi gel dikarakterisasi menggunakan instrumen UV-Vis dan nilai absorbansi maksimum diperoleh pada panjang gelombang 408 nm yang merupakan karakteristik LSPR nanopartikel perak. Nilai penyerapan maksimum ini meningkat secara eksponensial dengan meningkatnya dosis radiasi. Hasil ini menunjukkan bahwa gel Ag-tragacanth dapat digunakan sebagai dosimeter sinar gamma.
Gamma rays are one of the electromagnetic waves that have the highest energy and penetrating power. Radiation from gamma rays is harmful, but can be used in certain doses in food preservation, sterilization of medical equipment, plant care, and research. Gamma rays can be used to synthesize nanoparticles with colorimetric principles and provide localized surface plasmon resonance (LSPR) effects on visible light so that they can be used as dosimeters. Based on the results of radiosynthetic experiments, silver nanoparticles used tragacanth which was irradiated with a Cobalt-60 source with a dose variation of 1-40 kGy with a dose rate of 5 kGy/hour for irradiation. Ag-tragacanth indicator gel can be formed which is characterized by a color change from clear to yellow at a 10 kGy irradiation dose and becomes dark yellow with increasing radiation dose. The absorbance spectrum of the gel was characterized using a UV-Vis instrument and the maximum absorbance value was obtained at a wavelength of 408 nm which is a characteristic of silver nanoparticle LSPR. This maximum absorption value increases exponentially with increasing radiation dose. These results indicate that Ag-tragacanth gel can be used as a gamma ray dosimeter.