carbon nanodots dari klorofil daun pepaya …

91
i CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA SEBAGAI SUPLEMEN FERTILIZER Skripsi disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika oleh Yuvita Kiki Wulandari 4211416016 JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2020

Upload: others

Post on 01-Dec-2021

15 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

i

CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN

PEPAYA SEBAGAI SUPLEMEN FERTILIZER

Skripsi

disusun sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Fisika

oleh

Yuvita Kiki Wulandari

4211416016

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2020

Page 2: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

ii

PERNYATAAN

Page 3: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Page 4: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

iv

MOTTO

Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan.

(Q.S. Al-Inshirah:6)

Konsisten itu merupakan salah satu kunci dari kesuksesan.

(B.J. Habibie)

Impian itu bekerja sangat sederhana, dengan izin-Nya, dengan

kekuasaan-Nya, dengan kebesaran-Nya. Impikanlah dan percaya.

Maka semua akan dibawa pada apa yang diimpikan.

(Ustad Yusuf Mansur)

PERSEMBAHAN

Untuk Ayah, Ibu, dan Kakakku.

Bapak-Ibu Dosen.

Sahabat-sahabatku.

Teman-teman Suckseed 2016.

Almamaterku.

Page 5: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

v

PRAKATA

Alhamdulillah, puji syukur penulis kepada Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta

keluarga beliau, sahabat-sahabat beliau, dan orang-orang yang senantiasa

mengikuti risalah beliau hingga akhir zaman.

Alhamdulillah, penulis berhasil menyelesaikan skripsi dengan judul “Carbon

Nanodots dari Klorofil Daun Pepaya sebagai Suplemen Fertilizer” dengan tepat

waktu. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan

pendidikan Stata Satu Program Studi Fisika Universitas Negeri Semarang.

Skripsi ini dapat terselesaikan tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh

karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si. sebagai dosen pembimbing yang telah

membimbing dan meberikan arahan dengan penuh kesabaran serta

meluangkan waktu untuk selalu memberikan saran, masukan, dan motivasi

selama proses penelitian hingga penyelesaian skripsi ini.

2. Dr. Suharto Linuwih, M.Si. selaku ketua jurusan Fisika yang telah

memberikan dukungan selama penyusunan skripsi ini.

3. Dr. Masturi, M.Si. selaku dosen wali yang senantiasa membimbing dan

memberikan dukungan untuk terselesaikannya skripsi ini.

4. Teknisi Laboratorium Fisika, R. Muttaqin, S.Si., Wasi Sakti Wiwit P., S.Pd.,

dan Natalia Erna S., S.Pd. yang telah membantu selama proses penelitian

skripsi ini.

5. Ayah dan Ibu atas segala doa dan motivasi untuk terselesaikannya skripsi ini.

6. Kakakku, keluargaku, serta saudara-saudaraku yang selalu memberikan

dukungan.

7. Sahabat-sahabatku, Yoan, Risca, dan Nurul yang selalu memberikan

semangat dan motivasi.

Page 6: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

vi

8. Teman-teman sekaligus keluarga fisika, Adhe, Marathur, Dhea Para, Jenny,

Dea Ratna, Mae, Nisrina, Mba Ita, Mba Fina, dan Mba Ika yang selalu

membersamai dan membantu selama proses penelitian serta selalu

memberikan dukungan.

9. Teman-teman Suckseed 2016.

10. Semua pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu.

Penulis juga memohon maaf apabila dalam penyusunan skripsi ini terdapat

banyak kekurangan karena keterbatasan yang dimiliki penulis. Penulis berharap

skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri maupun bagi pembaca sekalian.

Saran dan kritik sangat penulis harapkan demi menyempurnakan kajian ini. Semoga

penelitian yang telah dilakukan dapat menjadikan sumbangsih bagi kemajuan riset

di Indonesia. Amin.

Semarang, Juli 2020

Penulis

Page 7: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

vii

ABSTRAK

Wulandari, Yuvita Kiki. (2020). Carbon Nanodots dari Klorofil Daun Pepaya

sebagai Suplemen Fertilizer. Skripsi, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Dr. Mahardika

Prasetya Aji, M.Si.

Kata kunci: C-Dots, suplemen fertilizer, klorofil, absorbansi, laju pertumbuhan

Tanaman membutuhkan unsur hara makro yang digunakan sebagai nutrisi untuk

pertumbuhan. Ketersediaan unsur hara dapat dipenuhi dengan pemberian fertilizer.

Namun penyerapan unsur hara sangat lambat sehingga diperlukan suplemen

fertilizer berukuran nanometer untuk memacu pertumbuhan tanaman. Pada

umumnya nanopartikel yang digunakan sebagai suplemen fertilizer seperti ZnO, Cu,

Ag, Fe2O3, dan Fe3O4 merupakan bahan-bahan anorganik yang dapat memberi

dampak buruk bagi tanaman dan makhluk hidup yang mengonsumsinya. Penelitian

ini bertujuan untuk menggunakan suplemen fertilizer dari bahan organik yang

menggunakan C-Dots dari klorofil daun pepaya. Ekstrak klorofil daun pepaya

diperoleh melalui metode maserasi. Sintesis C-Dots dari ekstrak klorofil pepaya

menggunakan metode microwave dengan variasi waktu 10 menit, 20 menit, 30

menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit. Ekstrak klorofil yang telah diradiasi

menggunakan microwave berpendar saat diradiasi menggunakan UV light

mengindikasikan telah terbentuk C-Dots. Karakteristik sifat optik C-Dots berupa

spektrum absorbansi yang terletak pada panjang gelombang 200-437 nm.

Karakteristik peak pertama terletak pada panjang gelombang 255 nm dan peak

kedua terletak pada panjang gelombang 333 nm. Perubahan sifat optik dapat

teramati dari perubahan intensitas transmitansi yang terjadi pada gugus fungsi

aromatik. C-Dots dari ekstrak klorofil daun pepaya yang telah terbentuk

diaplikasikan sebagai suplemen fertilizer pada tanaman terung hijau. Fertilizer

yang digunakan yaitu NPK. Aplikasi C-Dots sebagai suplemen fertilizer dilakukan

setiap empat hari sekali selama 60 hari. C-Dots paling optimum diaplikasikan pada

tanaman yaitu C-Dots yang diradiasi microwave selama 40 menit. Sementara itu,

laju pertumbuhan tanaman dengan diberi suplemen fertilizer lebih cepat daripada

tanaman tanpa diberi suplemen fertilizer. Hal ini menunjukkan bahwa C-Dots dari

ekstrak klorofil daun pepaya dapat diaplikasikan sebagai suplemen fertilizer.

Page 8: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... ii

PERNYATAAN ...................................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii

MOTTO ................................................................................................................. iii

PRAKATA .............................................................................................................. v

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii

DAFTAR TABEL ................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah .......................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian ......................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan Skripsi .................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1 Daun Pepaya (Carica papaya Linn.) ........................................................ 5

2.1.1. Klorofil .......................................................................................................... 7

2.2 Nanopartikel sebagai Fertilizer .................................................................. 9

2.3 Carbon nanodots (C-Dots) ....................................................................... 11

2.3.1. Struktur dan Sintesis C-Dots .................................................................... 12

2.3.2. Sifat Optik C-Dots ..................................................................................... 14

2.3.3. C-Dots sebagai Fertilizer .......................................................................... 18

2.4 Mekanisme Transport Nanopartikel pada Tanaman ............................. 19

2.4.1. Transport Apoplastik ................................................................................. 21

2.4.2. Transport Simplastik ................................................................................. 21

BAB 3 METODE PENELITIAN.......................................................................... 24

3.1 Pelaksanaan Penelitian .............................................................................. 24

Page 9: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

ix

3.2 Alat dan Bahan ........................................................................................... 26

3.3 Prosedur Penelitian .................................................................................... 26

3.3.1. Ektraksi Klorofil Daun Pepaya ................................................................ 26

3.3.2. Sintesis C-Dots ........................................................................................... 26

3.3.3. Karakterisasi C-Dots ................................................................................. 27

3.3.4. Uji Performa C-Dots pada Tanaman ....................................................... 28

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................. 30

4.1. Sifat Optik C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya ...................................... 34

4.1.1. Spektrum Absorbansi ................................................................................ 34

4.1.2. Energi gap ................................................................................................... 36

4.2. Analisis Gugus Fungsi C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya.................. 37

4.2.1. Karakterisasi FTIR .................................................................................... 37

4.3. Uji Performa C-Dots sebagai Fertilizer .................................................. 39

4.3.1. Dimensi Tanaman ...................................................................................... 41

4.3.2. Laju Pertumbuhan Tanaman .................................................................... 43

BAB 5 PENUTUP ................................................................................................ 48

5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 48

5.2. Saran ............................................................................................................ 48

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 49

LAMPIRAN……………………………………………………………………...56

Page 10: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Rerata kandungan klorofil total………………………………………...6

Tabel 4.1. Energi gap C-Dots……………………………………….....................36

Tabel 4.2. Dimensi tanaman terung hijau………………………………………..41

Page 11: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Daun pepaya (Carica papaya Linn.) ………………………..……..6

Gambar 2.2. Struktur klorofil a…………………………………………………...8

Gambar 2.3. Enam jenis material nano sebagai pembawa nutrien………………10

Gambar 2.4. Pengaruh nanopartikel Cu terhadap pertumbuhan tanaman……….11

Gambar 2.5. Representasi struktur C-Dots………………………………………12

Gambar 2.6. Skema sintesis C-Dots dari kulit semangka………………………..12

Gambar 2.7. Representasi metode sintesis C-Dots………………………………13

Gambar 2.8. Skema pembentukan C-Dots menggunakan teknik microwave……14

Gambar 2.9. Spektrum absorbansi C-Dots dari jus pisang………………………15

Gambar 2.10. Diagram tingkat energi dengan transisi elektronik……………….16

Gambar 2.11. Mekanisme fluorescence dan phosphorescence………………….17

Gambar 2.12. Benih kecambah yang dibudidayakan dalam larutan C-Dots…….19

Gambar 2.13. Skema aplikasi nanopartikel pada tanaman………………………20

Gambar 2.14. Mekanisme pergerakan nanopartikel pada tanaman……………...23

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian………………………………………..........25

Gambar 3.2. Ilustrasi treatment C-Dots pada tanaman…………………………..28

Gambar 4.1. Perbandingan sampel C-Dots yang diradiasi dan tanpa diradiasi….30

Gambar 4.2. Ilustrasi sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya………………...31

Gambar 4.3. Spektrum absorbansi C-Dots dari klorofil daun pepaya…………...34

Gambar 4.4. Spektrum transmitansi C-Dots dari klorofil daun pepaya ………....37

Gambar 4.5. Pertumbuhan tanaman terung hijau………………………………...40

Gambar 4.6. Pola pengukuran dimensi tanaman…………………………………42

Gambar 4.7. Grafik laju pertumbuhan tanaman terung hijau…………………….43

Gambar 4.8. Grafik gradien laju pertumbuhan tanaman terung hijau……...…….44

Gambar 4.9. SEM-EDX C-Dots dari klorofil daun pepaya……………………...46

Page 12: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Perhitungan Energi Gap C-Dots ........................................ 56

Lampiran 2. Hasil Karakterisasi FTIR .............................................................. 60

Lampiran 3. Hasil Pengukuran Dimensi Tanaman .......................................... 63

Lampiran 4. Dokumentasi Penelitian ................................................................ 72

Lampiran 5. Dokumentasi Tanaman Terung Hijau ......................................... 78

Page 13: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tanaman membutuhkan unsur hara makro seperti Nitrogen (N), Fospor (P),

dan Kalium (K) untuk pertumbuhan. Unsur hara N berfungsi mempercepat

pertumbuhan tanaman, pembentukan protein dan klorofil pada daun. Unsur P

berperan dalam meningkatkan metabolisme tanaman. Sedangkan unsur K berperan

penting dalam proses fotosinteis. Kekurangan unsur hara makro menyebabkan

pertumbuhan tanaman berjalan lambat, menyebabkan daun menguning, dan buah

yang dihasilkan akan kerdil (Rosi et al., 2018).

Kekurangan unsur hara pada tanaman dapat dipenuhi dengan pemberian

suplemen tambahan berupa pupuk (fertilizer) sehingga tanaman dapat tumbuh

dengan optimal. Penyerapan unsur hara dari tanah ke tanaman melalui akar dengan

mekanisme difusi. Unsur hara diikat oleh rambut-rambut akar dengan prinsip

interaksi elektrostatik dan kemudian didistribusikan hingga ke bagian daun (Huang

et al., 2015). Namun aliran massa unsur hara yang melalui akar ini sangat lambat,

sehingga teknologi yang digunakan saat ini dengan memberi tambahan pupuk

dalam ukuran yang sangat kecil dalam orde nanometer (Ram et al., 2018). Di

samping itu, peningkatan penyerapan unsur hara dilakukan dengan pemberian

beberapa jenis logam dengan ukuran nanometer seperti seng oksida (ZnO), tembaga

(Cu), perak (Ag), hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4) dan lain-lain (Jangid et al.,

2018; Du et al., 2018; Das et al., 2018; Boutchuen et al., 2019; Jayarambabu et al.,

2018 ). Ukuran partikel logam yang sangat kecil menyebabkan interaksi

elektrostatik sangat kuat sehingga partikel-partikel logam mampu mengikat unsur-

unsur hara. Di samping itu, ukuran partikel logam yang sangat kecil memudahkan

partikel-partikel logam tersebut dalam menyerap unsur-unsur hara (Elmer et al.,

2018).

Keberadaan bahan anorganik nanopartikel yang berperan mengikat dan

membawa unsur hara dalam tanaman dapat memberi dampak yang buruk bagi

Page 14: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

2

tanaman dan makhluk hidup yang mengkonsumsinya. Namun peranannya yang

begitu penting untuk meningkatkan efektivitas serapan unsur hara, sehingga sangat

diperlukan nanopartikel dari bahan organik dan tidak beracun. Nanopartikel dari

bahan organik dan sifatnya yang tidak beracun diperoleh dari salah satu bahan

karbon seperti carbon nanodots (C-Dots) (Ali et al., 2019).

C-Dots adalah jenis material baru dari keluarga karbon dengan ukuran

partikelnya di bawah <10 nm, tidak beracun dan memiliki gugus dengan muatan-

muatan di permukaan yang sangat reaktif terhadap ion-ion logam. C-Dots dapat

diperoleh dari proses polimerisasi dan karbonisasi dari bahan alam (organik) seperti

kulit manggis, lemon dan bawang merah (Aji et al., 2017; Monte-Filho et al., 2019).

Keberadaan muatan permukaan dari C-Dots yang sangat reaktif terhadap ion-ion

logam menjadikan C-Dots berpotensi digunakan sebagai bahan pengikat dan

pembawa unsur hara untuk memacu pertumbuhan tanaman (Chen et al., 2018). C-

Dots dari bahan organik mampu memacu pertumbuhan tanaman (Aji et al., 2020).

Keberadaan pigmen dalam bahan-bahan organik menjadi salah satu sumber

karbon untuk sintesis C-Dots. Pigmen klorofil merupakan pigmen berwarna hijau

yang mengandung cincin porphyrin. Porphyrin merupakan molekul yang tersusun

dari karbon (C), Hidrogen (H), dan Nitrogen (N) (Shen et al., 2016). Kandungan

karbon yang tinggi dalam klorofil berpotensi menjadi sumber karbon dalam

pembuatan C-Dots. Sedangkan keberadaan unsur N dalam klorofil dapat menjadi

unsur yang sangat penting sebagai fertilizer untuk tanaman.

Klorofil paling banyak ditemukan pada daun tumbuhan. Daun dengan

kandungan klorofil tertinggi diperoleh pada jenis daun pepaya. Kandungan klorofil

total pada daun pepaya mencapai 80,076 mg/L (Maulana et al., 2015). Kandungan

ini lebih tinggi dari klorofil daun puring dengan kandungan klorofil total mencapai

33,48 mg/L (Gogahu et al., 2016). Fokus penelitian ini yaitu memanfaatkan

keberadaan rantai-rantai karbon dan unsur nitrogen di dalam klorofil daun pepaya

sebagai sumber pembuatan C-Dots dan penggunaannya sebagai suplemen fertilizer.

Perlu ditegaskan bahwa karakterisasi optik dan lainnya itu adalah karakterisasi yang

lazim untuk memastikan bahwa kondisi dot sudah terbentuk.

Page 15: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

3

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang teridentifikasi pada latar belakang, rumusan

masalah dalam penelitian ini yaitu:

1. Bagaimana karakteristik sifat optik C-Dots dari klorofil daun pepaya (Carica

papaya Linn.)?

2. Bagaimana kinerja C-Dots dari klorofil daun pepaya (Carica papaya Linn.)

sebagai suplemen fertilizer pada tanaman?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini yaitu:

1. Tanaman yang digunakan dalam penelitian ini yaitu terung hijau.

2. Fertilizer yang digunakan yaitu jenis NPK.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan yang dicapai dari penelitian ini yaitu:

1. Mengetahui karakteristik sifat optik C-Dots dari klorofil daun pepaya (Carica

papaya Linn.).

2. Mengetahui kinerja C-Dots dari klorofil daun pepaya (Carica papaya Linn.)

sebagai suplemen fertilizer pada tanaman.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini antara lain:

1. Memberikan pengetahuan tentang sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya

(Carica papaya Linn.).

2. Memberikan pengetahuan tentang karakteristik sifat optik C-Dots dari

klorofil daun pepaya (Carica papaya Linn.).

3. Memberikan pengetahuan tentang pemanfaatan C-Dots dari klorofil daun

pepaya (Carica papaya Linn.) sebagai suplemen fertilizer pada tanaman.

Page 16: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

4

1.6 Sistematika Penulisan Skripsi

Sistematika penulisan skripsi dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian

pendahuluan, bagian isi, dan bagian akhir. Bagian pendahuluan skripsi terdiri dari

halaman judul, halaman pernyataan keaslian, halaman pengesahan, motto dan

persembahan, prakata, abstrak, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar, dan daftar

lampiran.

Bagian isi skripsi terdiri dari lima bab yang tersusun atas bab 1 yaitu

pendahuluan yang berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan skripsi; bab 2 yaitu

tinjauan pustaka yang berisi kajian teori dan hasil-hasil penelitian terdahulu yang

mendukung penelitian; bab 3 yaitu metode penelitian yang berisi pelaksanaan

penelitian, alat dan bahan yang digunakan, serta prosedur yang dilakukan dalam

penelitian; bab 4 yaitu hasil dan pembahasan yang membahas tentang hasil

penelitian dan analisis data; bab 5 yaitu penutup yang berisi kesimpulan hasil

penelitian yang telah dilakukan serta saran-saran yang berkaitan dengan hasil

penelitian.

Bagian akhir skripsi terdiri dari daftar pustaka yang digunakan sebagai acuan

dalam penulisan skripsi dan berisi lampiran-lampiran.

Page 17: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Daun Pepaya (Carica papaya Linn.)

Tanaman pepaya (Carica papaya Linn.) berasal dari Meksiko dan Amerika

Selatan. Tanaman ini menyebar ke berbagai benua (Gunde et al, 2016) dan masuk

ke negara-negara tropis termasuk Indonesia. Bagian tanaman pepaya yang sering

dimanfaatkan yaitu buah dan daun. Buah pepaya yang sudah matang dapat langsung

dimakan atau dapat juga diolah menjadi masakan. Sementara itu, daun pepaya biasa

dijadikan sebagai sayur dan obat-obatan.

Klassifikasi botani tanaman pepaya (Carica papaya Linn.) menurut Gunde et al.

(2016)

Kingdom : Plantae

Subkingdom : Tracheobionta

Kelas : Magnoliopsida

Subkelas : Dilleniidae

Divisi : Magnoliophyta

Superdivisi : Spermatophyta

Ordo : Brassicales

Famili : Caricaceae

Genus : Carica

Species : Carica papaya Linn.

(Gunde et al., 2016)

Page 18: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

6

Gambar 2.1. Daun pepaya (Carica papaya Linn.)

Daun pepaya seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.1. mengandung klorofil

(Setiari et al, 2009), senyawa alkaloid karpain, karikaksantin, violaksantin, papain,

saponin, flavonoid, dan tannin (Milind et al, 2011). Daun pepaya memiliki

kandungan klorofil tertinggi di antara daun tanaman yaitu kemangi, kangkung,

cincau, bayam, pegangan, dan singkong, seperti ditunjukkan Tabel 2.1. (Setiari et

al, 2009).

Table 2.1. Rerata kandungan klorofil total, klorofil a dan klorofil b (mg/g) pada

beberapa tanaman sayuran

Jenis

Tanaman

Klorofil

Total Klorofil a Klorofil b

Kemangi 13.8200 a 10.8500 a 2.9750 ab

Kangkung 16.7667 a 13.1911 ab 3.5856 ab

Cincau 21.5350 bc 16.1200 bc 5.4250 bcd

Bayam 23.0222 bcd 18.2622 cd 4.7700 abc

Pegagan 24.2911 cd 17.7611 bcd 6.5467 cde

Singkong 27.4467 cd 19.6592 cd 7.8033 de

Pepaya 29.5975 d 21.4850 d 8.1300 e

Penelitian lain yang dilakukan oleh Maulana et al (2015), kandungan klorofil

tertinggi diperoleh pada daun pepaya. Kandungan klorofil total pada daun pepaya

mencapai 80,076 mg/L (Maulana et al, 2015). Kandungan ini lebih tinggi dari

Page 19: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

7

klorofil daun puring dengan kandungan klorofil total mencapai 33,48 mg/L

(Gogahu et al, 2016).

2.1.1. Klorofil

Klorofil merupakan pigmen berwarna hijau yang mengandung cincin

porphyrin dengan sebuah ion magnesium (Mg2+) yang berada di tengah yang saling

berikatan melalui rantai hidrofobik. Terdapat beberapa jenis klorofil yaitu, klorofil

a, b, c, dan d. Perbedaan dari keempat jenis klorofil tersebut dapat dilihat dari

struktur dan jumlah atom penyusunnya, dengan rumus empiris yaitu

C55H72O5N4Mg (klorofil a), C55H70O6N4Mg (klorofil b), C35H30O5N4Mg (klorofil

c1), C35H28O5N4Mg (klorofil c2), dan C54H70O6N4Mg (klorofil d). Struktur klorofil

a seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2. (Inanc, 2011).

Perbedaan komposisi kimia berpengaruh pada warna daun yang dihasilkan.

Klorofil a menampakkan warna biru-hijau, sedangkan klorofil b menampakkan

warna kuning-hijau (Ngamwonglumlert et al, 2017). Klorofil terdapat pada jaringan

tanaman dan berada dalam lamella organel interseluler yaitu kloroplas. Klorofil

dilindungi oleh protein yang membentuk suatu kompleks klorofilprotein. Kompleks

ini dikelilingi oleh protein-lipid bilayer sehingga membuat klorofil stabil di

dalamnya (Miazek et al, 2013). Klorofil a mempunyai gugus metil (CH3), sehingga

bersifat kurang polar. Sedangkan klorofil b mengikat gugus formil (CHO) sehingga

bersifat polar (Rahayuningsih et al. 2018).

Pigmen klorofil berperan penting dalam proses fotosintesis pada tumbuhan.

Hal ini karena pigmen tersebut dapat menyerap radiasi matahari dan melepaskan

electron dalam proses fotokimia, sehingga dapat megubah energi cahaya menjadi

energi kimia dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat). Dengan demikian, kandungan

klorofil akan mempengaruhi keberlangsungan proses fotosintesis (Sumenda et al,

2011). Struktur klorofil memiliki bagian kepala (head) dan ekor (tail) kecuali

klorofil c. Bagian kepala tersusun oleh cincin porphyrin sedangkan bagian ekor

tersusun dari 20 gugus karbon (C) yang disebut phytol (Inanc, 2011). Struktur

klorofil ditunjukkan oleh Gambar 2.2.

Page 20: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

8

Gambar 2.2. Struktur klorofil a (Inanc, 2011).

Salah satu bahan organik yang mengandung unsur hara makro adalah pigmen

klorofil. Pigmen klorofil mengandung cincin porphyrin. Porphyrin merupakan

molekul yang tersusun dari karbon (C), Hidrogen (H), dan Nitrogen (N) (Zhou et

al, 2017). Unsur C dalam klorofil sangat berpotensi untuk dijadikan C-Dots.

Keberadaan muatan permukaan dari C-Dots yang sangat reaktif terhadap ion-ion

logam menjadikan C-Dots berpotensi digunakan sebagai bahan pengikat dan

pembawa unsur hara untuk pemacu pertumbuhan tanaman (Chen, 2018). Nitrogen

merupakan salah satu unsur hara makro yang diperlukan tanaman. Keberadaan

unsur N dalam klorofil dapat menjadi unsur yang sangat penting sebagai suplemen

fertilizer untuk tanaman.

Page 21: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

9

2.2 Nanopartikel sebagai Fertilizer

Nanopartikel didefinisikan sebagai partikel yang sangat kecil kurang dari satu

dimensi dengan ukuran kurang dari 100 nm (Hasan, 2015). Teknologi nanopartikel

telah banyak diaplikasikan pada bidang pertanian salah satunya yaitu sebagai

fertilizer. Fertilizer merupakan zat alami atau sintesis berbahan dasar kimia yang

digunakan untuk meningkatkan pertumbuhan dan kesuburan tanaman (Li et al.,

2019). Fertilizer dapat meningkatkan persediaan air dan menyaring cairan berlebih

sehingga dapat meningkatkan efektivitas tanah (Senna et al., 2015). Aplikasi

nanopartikel sebagai fertilizer karena penyerapan unsur hara yang diberikan melalui

fertilizer pada umumnya tidak dengan mudah terserap oleh akar tanaman. Oleh

karena itu, diperlukan fertilizer yang berukuran nano. Hal ini karena nanopartikel

yang berukuran 5-20 nm dapat dengan mudah masuk dan diserap oleh sel dinding

akar tanaman (Liu et al., 2015). Beberapa material nano yang digunakan sebagai

fertilizer seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Nanopartikel sebagai fertilizer berperan sebagai agen pembawa nutrien

(carrier) yang aman bagi pengguna, ramah lingkungan, dan kompatibel dengan

media tanam, tanaman, dan organisme lain. Fertilizer mampu diformulasikan

“disetel” untuk melepaskan nutrisi secara terkendali. Fertilizer dengan kemampuan

“controlled release” mampu memperpanjang umur nutrien dalam tanah atau media

tanam, artinya secara efektif mampu menjaga pasokan nutrien untuk tanaman

secara berkelanjutan selama periode pertumbuhan yang lebih lama serta

meningkatkan efisiensi penggunaan nutrien. Hal ini mampu mengurangi frekuensi

pemberian fertilizer pada tanaman dan biaya yang digunakan (Guo et al., 2018).

Nanopartikel sebagai fertilizer dapat meningkatkan kandungan nutrisi pada

tanah, aktivitas enzim dalam tanah, mikroorganisme, mengurangi hilangnya nutrien

dan meningkatkan ekologi tanah (Teng et al., 2018). Nanopartikel sebagai fertilizer

memiliki luas permukaan khusus yang lebih besar sehingga nutrien lebih mudah

diserap oleh tanaman, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi fertilizer.

Selain itu juga mampu memperbaiki sifat fisik dan kimia dari tanah dan memelihara

persediaan air (Yu et al., 2015).

Page 22: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

10

Gambar 2.3. Enam jenis material nano sebagai pembawa nutrien (Guo et al.,

2018)

Penelitian yang dilakukan oleh Ajirloo (2015) tentang pengaruh K-nano

fertilizer dan N-nano fertilizer terhadap tanaman tomat telah berhasil membuktikan

bahwa aplikasi 400 kg/ha K-nano fertilizer mampu meningkatkan tinggi tanaman

dan diameter batang tanaman tomat. Sedangkan aplikasi N-nano fertilizer mampu

meningkatkan hasil panen seperti jumlah buah tiap tanaman, berat buah, maupun

diameter buah tanaman tomat (Ajirloo et al., 2015). Namun penggunaan

nanopartikel sebagai fertilizer juga harus memperhatikan konsentrasi karena

diperlukan konsentrasi yang paling optimum untuk menghasilkan pengaruh yang

signifikan terhadap tanaman, penelitian yang telah dilakukan Hafeez (2015)

menunjukkan bahwa semakin banyak konsentrasi nanopartikel yang diberikan

dapat menghambat laju pertumbuhan tanaman seperti ditunjukkan Gambar 2.4.

(Hafeez et al., 2015).

Page 23: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

11

Gambar 2.4. Pengaruh nanopartikel Cu terhadap pertumbuhan tanaman gandum

dengan konsentrasi berturut-turut 50, 40, 30, 20, 10, dan 0 ppm.

Beberapa material lain yang telah disintesis menjadi nanopartikel sebagai

fertilizer antara lain TiO2 yang diaplikasikan pada tanaman gandum (Jiang et al.,

2017), SiO2 yang diaplikasikan pada tanaman gandum (Behboudi et al., 2018),

CeO2 yang diaplikasikan pada tanaman selada (Gui et al., 2015), dan RuO2 yang

diaplikasikan pada tanaman brokoli (Hussain et al., 2015).

2.3 Carbon nanodots (C-Dots)

Carbon nanodots (C-Dots) merupakan salah satu jenis nanopartikel berbahan

dasar karbon (Carbon nanoparticles) yang berukuran kurang dari 10 nm. Contoh

jenis-jenis carbon nanoparticles lainnya adalah graphene, carbon nanotubes, dan

fullerenes. Perbedaan C-Dots dengan jenis carbon nanoparticles lainnya

didasarkan pada dimensi dan bentuk strukturnya (Yan et al., 2016). C-Dots

merupakan penemuan terbaru kelompok famili karbon yang secara tidak sengaja

ditemukan oleh Xu et al. pada 2004 yaitu selama proses purifikasi Single Walled

Carbon Nanotubes (SWCNTs) (Xu et al., 2004). C-Dots didefinisikan sebagai

nanopartikel berbentuk quasi-sferis yang berdiameter kurang dari 10 nm dengan

jarak spasi antar kisi 0.18-0.24 nm (Wu et al., 2017). Secara umum C-Dots

berbentuk inti amorf atau nanokristalin dengan gugus sp2 (Sciortino et al., 2018).

Page 24: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

12

2.3.1. Struktur dan Sintesis C-Dots

Struktur morfologi C-Dots seringkali berbentuk quasi-sferis dan strukturnya

dapat menjadi graphitic, amorphous, atau mencirikan inti kristalin C3N4 (Sciortino

et al., 2018) seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5. Inti dan struktur C-Dots

bergantung pada proses sintesis C-Dots.

Gambar 2.5. Representasi struktur C-Dots (Sciortino et al., 2018)

C-Dots sangat populer karena memiliki sifat optik yang khusus,

biokompatibilitas baik, rendah toksisitas, sintesis mudah, dan sumber prekursor

yang serba guna (Chan et al., 2018). Salah satu karakteristik C-Dots yaitu memiliki

sifat fluorescence (dapat berpendar) dengan gradien warna biru hingga merah

mendekati daerah infrared (Liu et al., 2019). C-Dots dapat memancarkan cahaya

biru (Zhou et al., 2012), hijau (Dias et al., 2019), atau merah (Miao et al., 2017).

Contoh sintesis C-Dots dari bahan organik yang menghasilkan warna biru ketika

diradiasi sinar UV seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Skema sintesis C-Dots dari kulit semangka yang memancarkan

cahaya biru ketika disinari UV (Zhou et al., 2012)

Page 25: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

13

C-Dots dapat disintesis melalui berbagai metode. Sintesis C-Dots

diklasifikasikan menjadi dua yaitu metode top-down dan bottom-up seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.7. Metode top-down yaitu sintesis nanopartikel dengan

cara memecah partikel berukuran besar seperti graphite menjadi partikel berukuran

nanometer. Metode ini terdiri dari arc-discharge, laser ablation, ultrasonic

treatment, electrochemical oxidation, dan chemical oxidation. Sedangkan metode

bottom-up merupakan metode sintesis yang sederhana antara lain microwave,

thermal decomposition, hydrothermal treatment, template routes, dan plasma

treatment. (Chan et al., 2018; Das et al., 2018).

Gambar 2.7. Representasi metode sintesis C-Dots (Rawat et al., 2015)

Metode sintesis C-Dots yang paling sederhana yaitu dengan teknik

microwave. Selain sederhana, proses sintesis C-Dots berlangsung lebih cepat dan

menggunakan energi yang rendah sehingga menghindari sintesis multi-step (Xiao

et al., 2013). Metode pemanasan menggunakan microwave, proses karbonisasi

molekul-molekul organik yang kecil berlangsung lebih cepat seiring meningkatnya

waktu pemanasan (microwave). Dengan menggunakan metode pemanasan, ukuran

C-Dots dipengaruhi oleh waktu dan suhu selama proses pemanasan (heat treatment)

seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.8.

Page 26: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

14

Gambar 2.8. Skema pembentukan C-Dots menggunakan teknik microwave (He

et al., 2017)

Melimpahnya sumber karbon di alam menjadikan C-Dots banyak diteliti.

Berbagai sumber karbon telah diteliti untuk menghasilkan C-Dots antara lain

berasal dari sari lemon (Ding et al., 2017), kulit buah naga dan kulit buah manggis

(Hepriyadi et al., 2018), kulit manggis (Aji et al., 2017), sari tomat (Miao et al.,

2016), kulit durian (Praneerad et al., 2019). C-Dots telah banyak digunakan untuk

aplikasi biomaging (Zheng et al., 2017), sensing (Xu et al., 2015), lighting (Sarswat

et al., 2015), dan fertilizer (Wang et al., 2018).

2.3.2. Sifat Optik C-Dots

Secara umum C-Dots efektif menyerap cahaya pada rentang panjang

gelombang 230-340 nm dengan tail (ekor) memanjang ke daerah cahaya tampak.

Pita serapan pertama terletak sekitar panjang gelombang 230-280 nm yang terkait

dengan transisi 𝜋 − 𝜋∗ ikatan 𝐶 = 𝐶 dari inti karbon, sementara pita kedua terletak

sekitar panjang gelombang 300-340 nm yang disebabkan oleh transisi 𝑛 − 𝜋∗ dari

gugus permukaan 𝐶 = 𝑂 (Ganiga et al., 2016; Han et al.,2016). Sekitar daerah

panjang gelombang 350 nm transisi 𝑛 → 𝜋∗ terjadi karena ikatan karbon yang

mengandung N atau O (Sharma et al., 2017). Puncak absorbansi C-Dots teramati

pada daerah UV dengan absorbansi maksimum pada panjang gelombang 283 nm

dengan ekor memanjang ke daerah cahaya tampak seperti ditunjukkan pada

Gambar 2.9.

Page 27: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

15

Gambar 2.9. Spektrum absorbansi C-Dots dari jus pisang (De et al., 2013)

Absorbansi C-Dots pada daerah UV-Vis terjadi karena transisi elektronik

molekul-molekul C-Dots, spektrum UV terletak pada panjang gelombang 200-400

nm dan spektrum Visible light terletak pada panjang gelombang 400-800 nm.

Cahaya dari spektrum UV-Vis cukup aktif untuk mendorong elektron valensi keluar

dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah. Elektron

valensi terbagi menjadi tiga jenis elektron orbital yaitu 𝜎 (bonding orbital), 𝜋

(bonding orbital), dan n (non-bonding orbital). Sigma (𝜎) cenderung memiliki

tingkat energi yang lebih rendah daripada 𝜋 yang mana energinya lebih rendah

daripada orbital n. Orbital anti-bonding (𝜎∗ dan 𝜋∗ ) merupakan orbital dengan

tingkat energi tertinggi. Diagram tingkat energi menunjukkan transisi elektronik

seperti ditunjukkan pada Gambar 2.10. Transisi elektron dari Highest Occupied

Molecular Orbital (HOMO) ke Lowest Unoccupied Molecular Orbital dan

menghasilkan keadaan tereksitasi (Sagadevan et al., 2014).

Page 28: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

16

Gambar 2.10. Diagram tingkat energi dengan transisi elektronik (Sagadevan et

al., 2014)

Selain absorbansi, sifat optik C-Dots yang paling menarik yaitu terkait

dengan photoluminescene. Photoluminescence merupakan salah satu fenomena

luminescene berdasarkan sumber energi yang digunakan yaitu foton atau cahaya.

Emisi cahaya merupakan hasil dari eksitasi oleh radiasi elektromagnetik (Murthy

et al., 2013). C-Dots dapat berpendar (fluorescence) ketika diradiasi menggunakan

sinar UV (Liu et al., 2019). Fluorescene merupakan fenomena luminescene yang

diklasifikasikan berdasarkan durasi emisi (𝜏𝑐) yaitu apabila emisi cahaya terjadi

𝜏𝑐 < 10−8s. Oleh karena itu, emisi cahaya dari proses fluorescence terjadi hampir

bersamaan ketika material diradiasi dan berhenti mengemisikan cahaya ketika

radiasi dihentikan (Murthy et al., 2013). Apabila emisi cahaya terjadi 𝜏𝑐 > 10−8s

maka disebut phosphorescence. Perbedaan antara keduanya dapat dijelaskan

menggunakan diagram Jablonski seperti ditunjukkan pada Gambar 2.11.

Page 29: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

17

Gambar 2.11. Mekanisme fluorescence dan phosphorescence berdasarkan

Diagram Jablonski (Li et al., 2018)

Fluorescence terjadi ketika elektron yang dikenai foton maka energi radiasi

yang masuk mengeksitasi elektron dari keadaan dasar (ground state) (S0) ke tingkat

energi yang lebih tinggi (singlet state) (S1, S2,…, Sn). Elektron akan tereksitasi

kembali ke tingkat yang lebih rendah (S1), kemudian tereksitasi ke tingkat yang

lebih rendah lagi (S0) dalam waktu 10 ns sambil memancarkan cahaya. Sedangkan

pada emisi phosphorescence, sebelum sampai ke ground state elektron mengalami

transisi ke triplet state (Tn, T2 dan T1), elektron yang stabil kemudian tereksitasi ke

bawah dari T2 ke T1. Kemudian elektron tereksitasi ke ground state sambil

memancaekan cahaya. Transisi elektron dari singlet state ke triplet state

menyebabkan penundaan (delay) waktu mencapai 10 s. Sehingga yang cahaya

dipancarkan setelah mencapai waktu 10 s (Baryshnikov et al., 2017; Li et al., 2018).

Beberapa C-Dots yang telah disintesis dari bahan organik yaitu berasal dari

kulit manggis yang menujukkan spektrum serapan pada panjang gelombang 350-

550 nm (Aji et al., 2017). Sementara C-Dots dari kulit durian menunjukkan

spektrum serapan pada panjang gelombang 200-600 nm (Praneerad et al., 2019).

Penelitian lainnya juga telah dilakukan sintesis C-Dots dari kulit buah naga dan

Page 30: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

18

kulit buah manggis, keduanya menunjukkan spektrum serapan pada panjang

gelombang 280-350 nm (Hepriyadi et al., 2018).

2.3.3. C-Dots sebagai Fertilizer

C-Dots telah menarik perhatian di bidang pertanian untuk meningkatkan

pertumbuhan dan produksi tanaman (Li et al., 2019). Qu et al. pada 2012 telah

mengungkap biokompabilitas C-Dots pada kecambah (Qu et al., 2012), sejak saat

itu potensi C-Dots terhadap tanaman banyak diteliti termasuk pertumbuhan

tanaman, fotosintesis, dan resistensi terhadap tekanan komponen biotik maupun

abiotik (Wang et al., 2018; Chandra et al., 2014; Su et al., 2018; Li et al., 2018).

Selain itu pemberian C-Dots juga meningkatkan proses fiksasi nitrogen oleh bakteri

Azobacter sp (Wang et al., 2018). Potensi C-Dots sebagai fertilizer telah berhasil

disintesis oleh Wang et al (2018) dari asam sitrat monohidrat dan thiourea untuk

menghasilkan C-Dots yang kaya akan Nitrogen (N-CDots) (Wang et al., 2018).

Urea merupakan sumber yang kaya akan kandungan nitrogen (N) sehingga

digunakan sebagai fertilizer pada tanaman(Kottegoda et al., 2017).

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Wang et al (2018), N-CDots

diaplikasikan pada kecambah kacang seperti ditunjukkan pada Gambar 2.12.

membuktikan bahwa benih kecambah yang dibudidayakan dalam larutan N-Cdots

(0.2 mg/mL) mengalami pertumbuhan lebih cepat daripada benih kecambah yang

hanya diberi air murni. Namun benih kecambah yang diberi konsentrasi N-Cdots

lebih tinggi yaitu 4.0 mg/mL pertumbuhannya terhambat dan lebih kecil daripada

benih kecambah yang hanya menggunakan air murni (Wang et al., 2018). Hal ini

membuktikan bahwa konsentrasi berpengaruh pada pertumbuhan tanaman. Seperti

halnya dengan penggunaan pupuk apabila terlalu berlebihan maka tanaman akan

mati, begitu pula apabila kekurangan pupuk. Jadi diperlukan konsentrasi yang

optimum.

Page 31: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

19

(a)

(b)

Gambar 2.12. (a) Benih kecambah yang dibudidayakan dalam larutan N-Cdots

(0.2 mg/mL) dengan pembanding air murni, dan (b) dalam larutan N-Cdots (4.0

mg/mL) dengan pembanding air murni

2.4 Mekanisme Transport Nanopartikel pada Tanaman

Secara umum, interaksi tanaman dengan nanopartikel dibagi menjadi tiga

yaitu: i) deposisi nanopartikel pada permukaan tanaman (misalnya pada daun, akar,

atau batang), ii) penetrasi nanopartikel melalui kutikula dan epidermis, dan iii)

transport dan transformasi pada tanaman (Su et al., 2019). Terdapat beberapa

metode aplikasi nanopartikel pada tanaman antara lain: 1) aplikasi pada daun, 2)

aplikasi pada akar (terutama membasahi tanah), dan 3) secara injeksi pada batang.

Skema aplikasi nanopartikel pada tanaman ditunjukkan oleh Gambar 2.13.

Page 32: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

20

Gambar 2.13. Skema aplikasi nanopartikel pada tanaman (Su et al., 2019)

Aplikasi nanopartikel pada tanaman melalui akar, batang, dan daun adalah

tiga metode yang paling umum digunakan. Nanopartikel ditransportasikan ke

bagian lain dari tanaman melalui sistem vaskuler (Lv et al., 2019). Aplikasi pada

akar merupakan metode yang paling sederhana dengan proses irigasi secara rutin

pada tanaman dan aplikasinya sering dipadukan dengan fertilizer (Geisler-Lee et

al., 2014). Berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan, penyerapan

nanopartikel melalui akar tanaman bergantung pada ukuran partikel tersebut. Hal

ini menunjukkan bahwa bentuk dan dimensi nanopartikel juga berpengaruh

terhadap proses penyerapan nanopartikel dari akar hingga ke pucuk tanaman

(Antisari et al., 2014). Selain itu penyerapan nanopartikel pada konsentrasi tinggi

dibatasi oleh homoagregasi antar partikel dan heretoagregasi antara nanopartikel

dengan partikel-partikel pada permukaan tanah atau akar (Su et al., 2019).

Page 33: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

21

Mekanisme transport nanopartikel dari akar ke dalam tanaman terbagi

menjadi dua yaitu: apoplastik dan simplastik.

2.4.1. Transport Apoplastik

Ketika nanopartikel melewati dinding sel yang berpori, partikel-partikel

mengalami difusi di dalam ruang antara dinding sel dan membran plasma yang

mengacu pada tekanan osmosis atau gaya kapilaritas (Lin et al., 2009).

Nanopartikel masuk ke epidermis akar dan korteks melalui jalur apoplastik. Jalur

apoplastik penting untuk pergerakan partikel secara radial di dalam jaringan

tanaman dan memungkinkan nanopartikel untuk mencapai silinder pusat akar dan

jaringan vaskuler (jaringan pengangkut). Sementara di dalam silinder pusat,

nanopartikel bergerak menuju bagian aerial melalui xylem, mengikuti aliran

transpirasi. Namun, untuk menjangkau xylem melalui akar maka harus melewati

pita Kasparian (Casparian strip) yang mana harus dilakukan menggunakan jalur

simplastik melalui sel endodermal (Perez-de-Luque, 2017).

2.4.2. Transport Simplastik

Transport simplastik melibatkan pergerakan air dan zat-zat antara sel-sel yang

berdekatan dengan sitoplasma melalui plasmodesmata (Roberts et al., 2003). Jalur

simplastik dianggap sebagai jalur yang lebih penting dalam proses pengangkutan

nanopartikel ke tanaman. Melalui transport simplastik, nanopartikel di dalam sel

tanaman dapat mengalami beberapa proses antara lain:

• Endositosis : nanopartikel yang dikelilingi oleh membran plasma yang melipat

membentuk vesikula, dan kemudian masuk ke dalam sel.

• Pore formation : beberapa bahan nanopartikel dapat mengganggu membran

plasma yang kemudian menyebabkan pembentukan pori-pori untuk

menyeberang ke dalam sel dan secara langsung mampu menjangkau sitosol

tanpa diselubungi oleh organel apapun.

• Carrier proteins : nanopartikel dapat mengikat protein disekitarnya, termasuk

protein membran sel yang dapat bertindak sebagai carrier selama proses

penyerapan di dalam sel. Secara khusus, aquaporin (protein dalam membran sel

yang membentuk pori-pori) dianggap mampu berperan sebagai transporter

nanopartikel di dalam sel. Pengaruh hidrofobik ataupun hidrofilik dapat

Page 34: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

22

mengubah interaksi nanopartikel dengan membran sel tanaman. Nanopartikel

yang bersifat hidrofobik cenderung melekat pada inti hidrofobik membran tanpa

mengahasilkan kebocoran dalam membran. Sedangkan nanopartikel yang

bersifat hidrofilik membantu proses absopsi pada permukaan bilayer dan

cenderung mengikat vesikel intraseluler.

• Plasmodesmata : nanopartikel masuk ke dalam sel yaitu melalui plasmodesmata

(saluran terbuka pada dinding sel yang menjadi penghubung antar sel yang

bersebelahan) sehingga menggunakan jalur simplastik karena mekanisme ini

penting untuk proses translokasi pada tanaman melalui floem. Selama di dalam

sel, nanopartikel mengandung endosom atau protein kompleks dapat melakukan

transport secara efisien ke sel-sel tetangga melalui plasmodesmata

• Ion channels : saluran ion mampu bertindak sebagai jalan untuk nanopartikel

masuk ke dalam sel

Karakteristik nanopartikel mempengaruhi bagaimana mereka diserap dan

ditranslokasikan pada tanaman yang menyangkut metode aplikasinya pada tanaman.

Nanopartikel dapat berinteraksi dengan mikroorganisme dan senyawa-senyawa di

dalam tanah, yangmana dapat memudahkan atau menghambat proses absorbsinya.

Nanopartikel dapat mengikuti jalur apoplastik atau simplastik untuk bergerak ke

atas atau ke bawah, dan bergerak secara radial untuk berpindah dari satu jalur ke

jalur yang lainnya (Perez-de-Luque, 2017).

Page 35: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

23

Faktor yang mempengaruhi transport dan penyerapan nanopartikel pada

tanaman seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.14. mulai dari mekanisme pemberian

nanopartikel pada tanaman, pergerakan nanopartikel pada tanaman hingga masuk

ke sel-sel tanaman.

Gambar 2.14. Mekanisme pergerakan nanopartikel pada tanaman (Perez-de-

Luque, 2017)

Page 36: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

24

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Pelaksanaan Penelitian

Penelitian ini mengenai sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya (Carica

papaya Linn.) sebagai fertilizer. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental

dengan merujuk referensi terkait. Penelitian ini terdiri dari empat tahapan yaitu (i)

ekstraksi klorofil daun pepaya, (ii) sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya, (iii)

karakterisasi C-Dots dari klorofil daun pepaya, dan (iv) aplikasi C-Dots pada

tanaman. Proses ekstraksi klorofil dan sintesis C-Dots dilakukan di Laboratorium

Fisika Material Terapan Gedung D9 Lantai 3 Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.

Karakterisasi C-Dots dibatasi pada sifat optik dan strukturnya. Sifat optik C-

Dots dari klorofil daun pepaya dianalisis dari spektrum serapan. Spektrum serapan

diukur menggunakan perangkat UV-Vis di Laboratorium Fisika Universitas Negeri

Semarang. Sedangkan struktur C-Dots dianalisis dari hasil karakterisasi

menggunakan perangkat FTIR di Laboratorium Fisika Universitas Negeri

Semarang dan karakterisasi komposisi unsur yang terkandung pada C-Dots

dianalisis menggunakan perangkat SEM-EDX di Laboratorium Fisika Universitas

Negeri Semarang

Aplikasi C-Dots pada tanaman terung hijau yang dilakukan di Aulia Kos No.

4 Gang Pisang Sekarang Gunungpati. Analisis dilakukan dengan mengukur dimensi

daun dan tinggi tanaman per empat hari sehingga diperoleh laju pertumbuhan

tanaman. Alur penelitian sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya melalui proses

pemanasan dan pengaplikasiannya sebagai fertilizer ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Page 37: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

25

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Menyiapkan alat

dan bahan

Maserasi daun

pepaya

Sintesis C-Dots

Metode

Pemanasan

Karakterisasi C-

Dots

UV-Vis FTIR Lampu UV

Uji performa C-

Dots pada tanaman

Jumlah daun Laju pertumbuhan Dimensi daun

Analisis hasil

penelitian

Karakterisasi

tanaman

Penulisan laporan

Selesai

SEM-EDX

Page 38: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

26

3.2 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu daun pepaya,

aquades, alkohol 96%, urea, gelas ukur, spatula, neraca digital, saringan, kertas

saring halus, gunting, gelas beker, cawan, aluminium foil, magnetic stirrer, botol

sampel 50 ml, pipet tetes, stopwatch, microwave, cuvet, lampu UV 15 watt, polibag,

dan mistar.

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1. Ektraksi Klorofil Daun Pepaya

Tahap awal dalam penelitian ini yaitu ekstraksi klorofil daun pepaya. Proses

ekstraksi klorofil daun pepaya dilakukan dengan metode maserasi. Metode

maserasi dilakukan dengan merendam daun pepaya yang sudah dipotong kecil-kecil

sebanyak 50 gram dalam etanol 96% sebanyak 250 ml selama 24 jam. Daun pepaya

yang sudah dimaserasi selama 24 jam kemudian disaring dari ampasnya sehingga

diperoleh ekstrak klorofil daun pepaya.

3.3.2. Sintesis C-Dots

Tahap selanjutnya yaitu sintesis C-Dots. Proses sintesis C-Dots dari ekstrak

klorofil daun pepaya dilakukan dengan metode bottom up menggunakan microwave.

Proses awal sintesis C-Dots yaitu menambahkan urea sebanyak 2 gram ke dalam

20 ml ekstrak klorofil, urea berfungsi sebagai agen passivasi agar terbentuk C-Dots

(Aji et al., 2017). Proses pelarutan ini dilakukan menggunakan magnetic stirrer

selama 10 menit. Setelah itu, larutan tersebut dimasukkan ke dalam cawan dan

dipanaskan menggunakan microwave (Panasonic Series NN-SM32HM 750 watt)

Page 39: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

27

selama 10 menit. Kemudian dilanjutkan dengan cara yang sama untuk variasi waktu

microwave yaitu 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit dan 60 menit. Setelah

melalui proses microwave, masing-masing sampel dengan variasi waktu microwave

dilarutkan ke dalam 20 ml aquades menggunakan magnetic stirrer selama 10 menit.

Larutan tersebut kemudian disaring menggunakan kertas saring halus. Uji awal

terbentuknya C-Dots klorofil daun pepaya menggunakan radiasi sinar UV di mana

jika sampel mengalami fluoresensi (berpendar) diasumsikan telah terbentuk

partikel C-Dots di dalamnya (Liu et al., 2019)

3.3.3. Karakterisasi C-Dots

Uji awal dilakukan dengan cara masing-masing sampel yaitu 10 menit, 20

menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit dimasukkan ke dalam cuvet

kemudian disinari menggunakan lampu UV 15 watt. Pengujian selanjutnya yaitu

karakterisasi sifat optik menggunakan perangkat UV-Vis (UV-2600 Series) untuk

mengetahui spektrum absorbansi dan energi gap sampel C-Dots. Sampel yang diuji

yaitu ekstrak, 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60

menit. Energi gap C-Dots ditentukan melalui metode Tauc Plot (Aji et al., 2017).

Persamaan untuk menentukan energi gap yaitu:

𝛼2 =ℎ𝑐

𝜆− 𝐸𝑔 (3.1)

di mana 𝛼 adalah koefisien absorbansi (𝑚−1), h adalah tetapan Planck (4136 ×

10−15 eV. s), 𝜆 adalah panjang gelombang (m) dan 𝐸𝑔 adalah energi gap (eV).

Kararterisasi sifat struktur dan gugus fungsional C-Dots menggunakan perangkat

FTIR (PerkinElmer Spectrum Version 10.03.06). Sedangkan karakterisasi

Page 40: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

28

komposisi unsur-unsur yang terkandung pada C-Dots dari korofil daun pepaya

menggunakan perangkat SEM-EDX (Phenom-World).

3.3.4. Uji Performa C-Dots pada Tanaman

C-Dots dari ekstrak klorofil daun pepaya selanjutnya diaplikasikan pada

tanaman sebagai suplemen fertilizer. C-Dots diaplikasikan pada bibit tanaman

terung hijau yang memiliki tinggi dan jumlah daun sama serta ukuran daun yang

relatif sama. Masing-masing bibit tanaman terung diberi pupuk NPK 16:16:16 yaitu

di awal (pada hari ke-2) setelah bibit tanaman dipindah ke media tanam dan pada

hari ke-35. Sebanyak 10 gram pupuk NPK 16:16:16 dilarutkan dalam 1 liter air.

Masing-masing tanaman diberi 100 ml larutan NPK 16:16:16. Tanaman di-

treatment dengan variabel waktu microwave 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit,

40 menit, 50 menit, dan 60 menit. Ilustrasi treatment C-Dots pada tanaman

ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Ilustrasi treatment C-Dots pada tanaman

Mekanisme pemberian C-Dots pada tanaman dengan metode aplikasi pada

akar (root). Aplikasi pada akar merupakan metode yang paling sederhana dengan

proses irigasi atau penyiraman secara rutin pada tanaman dan aplikasinya sering

dipadukan dengan fertilizer (Geisler-Lee et al., 2014). Tanaman terung hijau

disiram secara rutin menggunakan air. Sedangkan treatment menggunakan C-Dots

Page 41: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

29

dilakukan setiap empat hari sekali. Konsentrasi C-Dots yang diberikan pada

masing-masing tanaman yaitu 20 ml C-Dots per 600 ml air, sehingga larutan C-

Dots bisa digunakan untuk 4 kali treatment. Larutan C-Dots yang diberikan pada

tanaman yaitu 150 ml. Parameter yang diukur selama penelitian ini yaitu setiap

empat hari sekali diukur tinggi tanaman, jumlah daun, dan dimensi daun. Proses

treatment dan pengambilan data pada tanaman terung hijau dilakukan selama 60

hari.

Page 42: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

30

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya (Carica papaya Linn.) dengan

metode bottom-up menggunakan microwave. Sintesis C-Dots dari ekstrak klorofil

daun pepaya dengan memvariasikan waktu pemanasan (microwave) yaitu 0 menit,

10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit. Uji awal

terbentuknya C-Dots dari klorofil daun pepaya yaitu dengan diradiasi menggunakan

sinar ultraviolet (UV). Sampel 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50

menit, dan 60 menit diradiasi menggunakan lampu UV. Apabila terjadi

fluorescence (berpendar) menunjukkan bahwa telah terbentuk C-Dots (Liu et al.,

2019). Perbandingan sampel C-Dots dari klorofil daun pepaya yang diradiasi di

bawah cahaya UV dan tanpa diradiasi cahaya UV ditunjukkan pada Gambar 4.1.

(a)

(b)

Gambar 4.1. Perbandingan sampel C-Dots dari klorofil daun pepaya ketika

diradiasi a) daylight, dan b) UV light

Gambar 4.1a. menunjukkan sampel C-Dots tanpa diradiasi menggunakan UV

light. Ekstrak klorofil daun pepaya tanpa diradiasi menggunakan microwave

maupun diradiasi menggunakan microwave tidak menunjukkan perpendaran

(fluorescence) ketika berada di bawah daylight dengan warna dari hijau ke cokelat.

Page 43: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

31

Radiasi menggunakan microwave menyebabkan ekstrak klorofil berubah warna

menjadi cokelat. Sedangkan ekstrak klorofil daun pepaya yang telah dipanasi

menggunakan microwave ketika diradiasi di bawah UV light mampu menunjukkan

perpendaran (fluorescence) seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1b. Ekstrak klorofil

daun pepaya ketika diradiasi di bawah cahaya UV telah berubah warna namun tidak

berpendar dan menunjukkan warna hijau bening. Sampel 0 menit ketika diradiasi

menggunakan cahaya UV juga tidak berpendar dan menunjukkan warna biru

kehijauan. Hal ini mengindikasikan bahwa sampel yang belum mengalami proses

pemanasan (microwave) tidak mengalami fluorescence (berpendar). Sedangkan

sampel 10 menit telah mengalami fluorescence dan memancarkan perpendaran

berwarna biru. Begitu pula dengan sampel 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit,

dan 60 menit juga mengalami fluorescence dan memancarkan perpendaran

berwarna biru.

Proses fluorescence atau perpendaran pada sampel C-Dots dari klorofil daun

pepaya tersebut terjadi akibat radiasi lampu UV. Suatu material di dalamnya

terdapat elektron, di mana dalam kondisi tanpa diberi energi (tidak diiradiasi) maka

elektron di dalam material tersebut tetap stabil begitu pula dengan C-Dots. C-Dots

memiliki muatan-muatan di permukaannya, ketika diiradiasi menggunakan UV

light maka elektron-elektron tersebut tereksitasi dari HOMO ke LUMO akibat

diberi energi yang lebih tinggi. Elektron-elektron dengan energi yang tinggi

tersebut mengalami ketidakstabilan dan menglami rekombinasi (tereksitasi kembali)

ke level energi yang lebih rendah disertai dengan pemancaran cahaya berupa

perpendaran (fluorescence). Jadi ketika tereksitasi ke tingkat energi yang lebih

tinggi, elektron menyerap energi dari radiasi sinar UV dan ketika elektron

berpindah ke level energi yang lebih rendah yaitu dengan melepaskan energi dalam

bentuk cahaya. Terlihat pada sampel C-Dots dari klorofil daun pepaya bahwa energi

yang dilepaskan dalam bentuk cahaya perpendaran berwarna biru. Fluorescence

(perpendaran) tersebut ditunjukkan oleh sampel 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40

menit, 50 menit, dan 60 menit. Hal itu merepresentasikan bahwa sampel 10 menit,

20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit telah terbentuk C-Dots.

Page 44: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

32

C-Dots dari klorofil daun pepaya terbentuk karena mengalami polimerisasi

dan karbonisasi selama proses pemanasan (microwave). Penelitian sebelumnya,

sintesis C-Dots menggunakan metode bottom up mengalami proses polimerisasi

dan karbonisasi, di mana proses karbonisasi dapat dicapai melalui proses

solvothermal, microwave, atau pembakaran (Reckmeier et al., 2016). C-Dots yang

berasal dari prekursor senyawa aromatik sebagian besar dibentuk melalui proses

pembentukan ikatan, polimerisasi, dan karbonisasi untuk membentuk cincin atau

ikatan rantai (domain sp2) (Qu et al., 2019) dan matriks amorf sp3 (Strauss et al.,

2014). Telah banyak studi yang mengungkap bahwa C-Dots terbentuk melalui

proses polimerisasi dan karbonisasi (Xia et al., 2019; Strauss et al, 2014; Qu et al.,

2019; Jia et al., 2012). Karbonisasi merupakan suatu proses mengkonversi bahan

organik menjadi ikatan rantai karbon. Sedangkan polimerasi merupakan proses

penyusunan ikatan rantai karbon yang telah terurai selama proses pemanasan.

Ikatan rantai karbon bahan organik mudah putus sehingga mengkibatkan rantai-

rantai karbon mengalami penyusunan ulang (Aji et al., 2015). Polimer nanopartikel

dibentuk dari klorofil daun pepaya sebagai prekursor C-Dots dan urea sebagai agen

pasivasi. Urea merupakan bahan adiktif sebagai agen pasivasi permukaan C-Dots

dan berperan dalam meningkatkan sifat fotoluminisensi C-Dots (Dai et al., 2017).

Ilustrasi sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Ilustrasi sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya

Ketika sampel diiradiasi menggunakan microwave terjadi interaksi antara

gelombang mikro dengan molekul-molekul yang terdapat pada sampel sehingga

mengakibatkan molekul-molekul tersebut mengalami vibrasi yang kemudian

Page 45: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

33

memutus ikatan-ikatan rantai karbon (C) sehingga terjadi proses polimerisasi.

Ikatan-ikatan karbon (C) yang terputus tersebut kemudian terkumpul dan

membentuk inti karbon. Identifikasi telah terbentuk C-Dots dapat terlihat dari

perubahan sampel ketikan diiradiasi menggunakan microwave menjadi berwarna

coklat dan di bawah UV light mampu menunjukkan fluorescence.

Setiap bahan organik mengandung karbon (C) mampu membentuk C-Dots

melalui proses pemanasan. Namun tidak semua proses pemanasan mampu

memutus ikatan-ikatan rantai karbon yang terdapat di dalam bahan organik secara

maksimal. Oleh karena itu, diperlukan metode-metode tertentu untuk sintesis C-

Dots sehingga variabel-variabel seperti suhu dan waktu yang dapat dikontrol agar

material yang dihasilkan lebih seragam. Penelitian yang dilakukan oleh Patidar et

al. pada 2016 telah membuktikan bahwa arang yang diperoleh dari hasil

pembakaran memerlukan proses heat treatment (microwave dan hydrothermall)

untuk membentuk karbon yang berukuran nanopartikel (Patidar et al., 2016). Hal

ini mebuktikan bahwa perlu metode tertentu untuk memecah bulk agar menjadi

partikel yang lebih kecil untuk membentu C-Dots. Selama proses pemanasan

(microwave), C-Dots dari klorofil daun pepaya terbentuk lebih cepat. Hal ini karena

keberadaan unsur N dapat meningkatkan proses pembentukan C-Dots (Dai et al.,

2017). Berdasarkan Gambar 4.1b. sampel C-Dots yaitu 10 menit, 20 menit, 30

menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit menunjukkan intensitas perpendaran

semakin tinggi dengan meningkatnya waktu pemanasan (microwave). Semakin

tinggi suhu atau lama pemanasan maka partikel C-Dots yang terbentuk lebih banyak

sehingga perpendaran (fluorescence) yang dihasilkan semakin terang. Namun

dengan waktu yang tidak terkendali atau terlalu lama mampu mengakibatkan

terbentuknya carbon black (Yan et al., 2016).

Setiap material yang mengandung karbon (C) hasil pembakaran

memungkinkan mengalami perpendaran yang dapat dilihat secara kasat mata di

bawah UV light. Namun memungkinkan pula bahwa spektrum cahaya yang

dipancarkan bukan merupakan cahaya tampak sehingga tidak dapat dilihat secara

langsung terjadinya fluorescence dan diperlukan instrumen tertentu untuk

mengamatinya.

Page 46: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

34

4.1. Sifat Optik C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya

4.1.1. Spektrum Absorbansi

Spektrum absorbansi C-Dots dari klorofil daun pepaya dianalisis

menggunakan perangkat UV-Vis (UV-2600 Series). Hasil analisis spektrum

absorbansi C-Dots dari klorofil daun pepaya ditunjukkan pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Spektrum absorbansi C-Dots dari klorofil daun pepaya

Pendekatan Molecular Orbitals (MO) digunakan untuk mendeskripsikan

perpindahan elektron atau transisi elektronik. Pergeseran spektrum absorbansi

mengindikasikan perubahan transisi elektronik C-Dots yaitu transisi 𝜋 − 𝜋∗ dan

𝑛 − 𝜋∗ . Karakteristik puncak absorbansi C-Dots pada rentang panjang gelombang

220-280 nm berhubungan dengan ikatan 𝐶 = 𝐶 dengan transisi 𝜋 − 𝜋∗ (Sciortino

et al., 2017). Sedangkan puncak absorbansi sekitar panjang gelombang 330-345 nm

menunjukkan transisi 𝑛 − 𝜋∗ yang berhubungan dengan ikatan 𝐶 = 𝑂 (Sharma et

al., 2017). C-Dots kaya akan gugus karbonil 𝐶 = 𝑂 pada permukaan, karena

prekursor yang berasal dari bahan organik kaya akan kandungan karbon dan

oksigen (Hu et al., 2015).

Page 47: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

35

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa ekstrak klorofil daun pepaya memiliki dua

peak yang terletak pada rentang panjang gelombang 200-258 nm dan peak kedua

terletak pada rentang panjang gelombang 627-703 nm. Kedua peak tersebut

menunjukkan karakteristik dari pigmen klorofil. Sedangkan ekstrak klorofil daun

pepaya yang telah diberi urea (sampel 0 menit) intensitas absorbansinya mengalami

penurunan namun tetap berada pada rentang panjang gelombang yang sama dengan

ekstrak klorofil daun pepaya. Setelah mengalami proses pemanasan (microwave)

dan membentuk C-Dots, spektrum absorbansi C-Dots dari klorofil daun pepaya

bergeser dan terletak pada rentang panjang gelombang 200-437 nm yaitu

mengindikasikan bahwa C-Dots menunjukkan sifat optik yang jelas pada daerah

UV. Berdasarkan grafik spektrum absorbansi yang ditunjukkan pada Gambar 4.2

C-Dots dari klorofil daun pepaya memiliki serapan yang paling optimum pada

rentang panjang gelombang 285-356 nm. Karakteristik puncak (peak) absorbansi

pertama dari keenam sampel C-Dots berada pada panjang gelombang 255 nm

dengan transisi 𝜋 − 𝜋∗ . Sedangkan karakteristik puncak absorbansi kedua dari

keenam sampel C-Dots yang terletak pada 333 nm berkaitan dengan transisi 𝑛 −

𝜋∗. C-Dots dari klorofil daun pepaya menunjukkan intensitas absorbansi yang kuat

pada daerah UV dengan ekor (tail) memanjang mendekati daerah cahaya tampak.

C-Dots dari klorofil daun pepaya yang disintesis menggunakan microwave

menunjukkan bahwa semakin lama waktu pemanasan (microwave), intensitas

spektrum serapan yang dihasilkan sampel C-Dots 10 menit hingga 40 menit

semakin tinggi dan intensitas serapannya menurun pada sampel C-Dots 50 menit

dan 60 menit. Namun peak yang dihasilkan masing-masing sampel C-Dots dari

klorofil daun pepaya relatif sama yaitu pada rentang panjang gelombang 333 nm.

Page 48: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

36

4.1.2. Energi gap

Energi bandgap atau energi gap adalah energi minimum yang diperlukan

untuk mengeksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi (Afrozi et al., 2016)

atau transisi elektron dari orbital yang terisi penuh ke orbital kosong. Energi

bandgap dihitung menggunakan persamaan:

𝛼2 =ℎ𝑐

𝜆− 𝐸𝑔 (4.1)

dengan 𝛼 adalah koefisien absorbansi (m-1), 𝜆 adalah panjang gelombang (m), h

adalah tetapan Planck (4136 × 10−15 eV. s) dan 𝐸𝑔 adalah energi gap dari C-Dots

(eV) (Aji et al., 2017). Hasil perhitungan energi gap C-Dots dari klorofil daun

pepaya menggunakan metode Tauc Plot ditunjukkan pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Energi gap C-Dots dari klorofil daun pepaya dengan variasi waktu

microwave

Waktu microwave Energi gap

Ekstrak 3.88 eV

0 menit 3.89 eV

10 menit 3.11 eV

20 menit 3.10 eV

30 menit 3.09 eV

40 menit 3.09 eV

50 menit 3.07 eV

60 menit 3.07 eV

Berdasarkan Tabel 4.1 menunjukkan bahwa energi gap (𝐸𝑔) yang dihasilkan

C-Dots dari klorofil daun pepaya yaitu kisaran 3.07 eV hingga 3.11 eV. Semakin

lama waktu microwave energi gap yang dihasilkan C-Dots dari klorofil pepaya

yaitu semakin menurun namun dengan selisih penurunan yang sedikit. Penurunan

energi gap mengindikasikan bertambahnya jumlah atom oksigen yang bergabung

dengan struktur C-Dots. Penelitian yang dilakukan oleh Ding et al. (2016) sintesis

C-Dots menggunakan metode bottom up yaitu hydrothermal membuktikan bahwa

Page 49: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

37

semakin meningkatnya derajat oksidasi yang menyebabkan pergeseran merah

(bathochromic shift), energi gap yang dihasilkan semakin kecil (Ding et al., 2016).

4.2. Analisis Gugus Fungsi C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya

4.2.1. Karakterisasi FTIR

Identifikasi gugus fungsi C-Dots dari klorofil daun pepaya menggunakan

perangkat FTIR (PerkinElmer Spectrum Version 10.03.06). Hasil karakterisasi dan

analisis menggunakan perangkat FTIR ditunjukkan pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Spektrum transmitansi C-Dots dari klorofil daun pepaya

Gambar 4.4. menunjukkan bahwa C-Dots dari klorofil daun pepaya

mengandung unsur-unsur yang dominan yaitu C, H, dan O. Sampel 0 menit

merupakan sampel yang belum terbentuk C-Dots karena belum mengalami proses

pemanasan (microwave). Berdasarkan Gambar 4.4. C-Dots yang telah terbentuk

akibat proses pemanasan (microwave) yaitu sampel 10 menit, 20 menit, 30 menit,

40 menit, 50 menit, dan 60 menit telah mengalami perubahan struktur. Hasil analisis

gugus fungsi berdasarkan karakterisasi FTIR menunjukkan bahwa pigmen klorofil

Page 50: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

38

memiliki intensitas serapan yang ditunjukkan oleh peak-peak tajam yang berada

pada daerah 3463 cm−1 ,1644 cm−1 , 1460 cm−1, 1235 cm−1, 1024 cm−1 , dan

711 cm−1 . Serapan pada daerah 3150 − 3550 cm−1 berkaitan dengan gugus

fungsi O-H dengan vibrasi stretching (Das et al., 2017). Peak pada daerah

3463 cm−1 diidentifikasi sebagai vibrasi stretching O-H yang teramati jelas pada

sampel 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit.

Keberadaan gugus O-H membuat C-Dots bersifat hidrofilik dan meningkatkan

stabilitas serta dispersibilitas dalam larutan (Wang et al., 2020). Penurunan

intensitas peak mulai terlihat ketika sampel mengalami proses pemanasan

(microwave). Hal ini karena gugus fungsi pigmen klorofil berubah setelah disintesis

menjadi C-Dots. Peak kecil yang tampak pada daerah 2925 cm−1 dan 2843 cm−1

pada sampel 0 menit menunjukkan bahwa terdapat stretching 𝐶𝐻2. Sedangkan pada

sampel 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit peak kecil

tersebut mengalami reduksi, ketidakhadiran peak tersebut mengindikasikan bahwa

sumber karbon dari klorofil daun pepaya telah mengalami karbonisasi secara penuh

(Dager et al., 2019).

Terdapat dua peak pada sampel 0 menit yang berada di daerah 1665 cm−1

dan 1629 cm−1 yang berhungan dengan stretching C = O (Dai et al., 2017; Bao

et al., 2015). Setelah mengalami proses pemanasan (microwave) dan terbentuk C-

Dots yaitu sampel pada 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60

menit hanya terdapat sebuah peak yang berada pada daerah 1644 cm−1. Daerah

1644 cm−1 terdapat bending C = C yang terlihat jelas pada sampel C-Dots 10

menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, dan 60 menit. Kehadiran gugus C =

C mengindikasikan bahwa C-Dots dari klorofil daun pepaya terbentuk dari struktur

grafit (Dager et al., 2019). Sementara itu, pada daerah 1460 cm−1, 1235 cm−1,

, dan 1024 cm−1 terdapat gugus C = N, C − N, dan C − O (Dordevic et al., 2018;

Das et al., 2017) yang terlihat jelas pada sampel 0 menit. Serapan pada daerah

895 − 604 cm−1 berkaitan dengan vibrasi bending C − H/O − H (Zulfajri et al,

2019) yang teramati pada sampel 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit,

50 menit, dan 60 menit dengan peak pada daerah 711 cm−1. Ikatan-ikatan gugus

fungsi yang teramati pada setiap sampel mengindikasikan pembentukan struktur

Page 51: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

39

poliaromatik dalam C-Dots selama proses reaksi (Ding et al., 2016). Melimpahnya

gugus hidrofilik hidroksil, karbonil, dan karboksil membantu kestabilan C-Dots

dari klorofil daun pepaya agar larut dalam air (Wang et al., 2018) sehingga

polaritasnya dalam air tinggi.

4.3. Uji Performa C-Dots sebagai Suplemen Fertilizer

Uji performa C-Dots dari klorofil daun pepaya sebagai suplemen fertilizer

yaitu diaplikasikan pada tanaman terung hijau. Tanaman terung hijau dipilih karena

merupakan tanaman berbuah. C-Dots diaplikasikan pada bibit tanaman terung hijau

yang memiliki tinggi dan jumlah daun sama serta ukuran daun yang relatif sama.

Fertilizer yang digunakan yaitu jenis NPK 16:16:16. Masing-masing bibit tanaman

terung hijau diberi NPK yaitu di awal (pada hari ke-2) setelah bibit tanaman

dipindah ke media tanam dan pada hari ke-35. Tanaman di treatment dengan

variabel waktu microwave 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50

menit, dan 60 menit. Mekanisme pemberian C-Dots pada tanaman dengan metode

aplikasi pada akar (root). Aplikasi pada akar merupakan metode yang paling

sederhana dengan proses irigasi atau penyiraman secara rutin pada tanaman dan

aplikasinya sering dipadukan dengan fertilizer (Geisler-Lee et al., 2014). Pengaruh

pemberian C-Dots dari klorofil daun pepaya pada tanaman terung hijau dapat

terlihat pada Gambar 4.5.

Page 52: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

40

(a)

(b)

(c)

Gambar 4.5. Pertumbuhan tanaman terung hijau pada a) hari ke-20, b) hari ke-40,

dan c) hari ke-60

Gambar 4.5. menunjukkan perbedaan tinggi tanaman terung hijau yang diberi

C-Dots dari klorofil daun pepaya pada hari ke-20, hari ke-40, dan hari ke-60. Hasil

pengukuran terhadap tanaman terung hijau meliputi diameter daun, jumlah daun,

dan tinggi tanaman terung hijau.

Page 53: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

41

4.3.1. Dimensi Tanaman

Dimensi tanaman terung diukur menggunakan mistar. Daun yang diukur yaitu

daun yang terletak pada bagian paling bawah, tiga daun paling besar, dan daun yang

terletak paling atas (pucuk) dari tanaman terung hijau. Pengukuran dimensi daun

dilakukan setiap empat hari sekali. Sampel hasil pengukuran dimensi daun terung

hijau ditunjukan oleh Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Dimensi tanaman terung hijau

Dimensi tanaman Parameter

Control 0’ 10’ 20’ 30’ 40’ 50’ 60’

• Hari ke-20

Tinggi tanaman (cm) 12.2 15 17.8 20.5 19 21.5 20 20.3

Panjang daun (cm) 10.3 14.6 12.5 18.9 18.5 19.5 17.7 18

Lebar daun (cm) 8.7 10.2 10.8 14.5 15.3 15.7 14.7 14.8

Jumlah daun 5 6 7 8 8 8 8 8

Jumlah daun axial - - - - - - - -

Jumlah bunga - - - - - - - -

• Hari ke-40

Tinggi tanaman (cm) 17.6 23 26.3 31.2 30.3 32.5 28.7 30.9

Panjang daun (cm) 13.5 18.5 18.2 22.5 22 20.5 21.5 19.7

Lebar daun (cm) 11.4 15 13.4 17 19 18.5 17.5 16.8

Jumlah daun 3 5 6 8 9 12 10 11

Jumlah daun axial - - - - - - - -

Jumlah bunga - - - - - - - -

• Hari ke-60

Tinggi tanaman (cm) 22.7 28.7 34.5 41 42 45 40 42

Panjang daun (cm) 14.2 16.5 18.3 17 20.3 21 20.5 17.5

Lebar daun (cm) 12 9.8 13.7 12 17 18 16.5 13

Jumlah daun 5 5 9 8 9 9 8 9

Jumlah daun axial - - - 2 3 4 4 3

Jumlah bunga - - - 1 1 2 2 2

Page 54: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

42

Tabel 4.2. menunjukkan dimensi daun tanaman terung hijau pada hari ke-20,

hari ke-40, dan hari ke-60. Berdasarkan tabel tersebut dapat ditunjukkan bahwa

tinggi tanaman terung hijau setiap harinya semakin bertambah. Dimensi daun

tanaman terung hijau yang terukur memungkinkan untuk tidak tetap pada daun

tertentu. Hal ini karena daun tanaman terung hijau yang sudah jatuh (berguguran)

sudah tidak dapat teramati dan terukur kembali sehingga diambil sampel daun lain

pada tanaman tersebut dengan tetap mengacu pada ukuran dimensi terbesar. Pola

pengukuran dimensi daun tanaman terung dapat ditunjukkan pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6. Pola pengukuran dimensi daun

Dimensi daun yaitu panjang dan lebar daun yang diukur dari setiap tanaman

diambil dengan ukuran panjang dan lebar terbesar dari masing-masing daun

tanaman terung hijau. Sedangkan jumlah daun terdiri dari daun utama dan daun

axial. Daun axial merupakan daun yang terletak di persimpangan daun dan batang

daun. Daun axial pada hari ke-20 dan hari ke-40 belum teramati sedangkan pada

hari ke-60 sudah teramati daun axial pada tanaman yang diberi C-Dots 20 menit,

30 menit, 40 menit, dan 60 menit. Daun axial dengan jumlah terbanyak yaitu pada

sampel 40 menit dan 50 menit. Jadi rata-rata jumlah daun terbanyak terdapat pada

tanaman yang diberi C-Dots 40 menit dengan mengesampingkan daun utama yang

telah berguguran. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak C-Dots yang

diberikan, jumlah daun pada tanaman terung hijau semakin bertambah. Sementara

Page 55: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

43

itu pada hari ke-20 dan hari ke-40 belum terlihat. Berdasarkan hasil pengamatan,

bunga pertama terlihat pada tanaman terung hijau yang diberi C-Dots 40 menit dan

50 menit mulai hari ke-48. Kemudian pada hari ke-52 bunga juga terlihat pada

tanaman terung yang diberi C-Dots 20 menit, 30 menit, dan 60 menit. Hal ini

menunjukkan bahwa C-Dots juga dapat meningkatkan proses pembungaan seiring

dengan meningkatnya laju pertumbuhan tanaman. Laju pertumbuhan tanaman

dianalisis berdasarkan data tinggi tanaman terung hijau yang diperoleh selama 60

hari.

4.3.2. Laju Pertumbuhan Tanaman

Laju pertumbuhan tanaman terung hijau dianalisis berdasarkan data tinggi

tanaman yang diperoleh selama 60 hari. Grafik laju pertumbuhan tanaman terung

hijau ditunjukkan pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7. Grafik laju pertumbuhan tanaman terung hijau

Page 56: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

44

Gambar 4.7. menunjukkan grafik laju pertumbuhan tanaman terung hijau

berdasarkan data tinggi tanaman yang diukur setiap empat hari sekali selama 60

hari. Berdasarkan grafik tersebut dapat terlihat bahwa hari ke-4 merupakan awal

treatment pada tanaman terung hijau. Pengaruh treatment pemberian C-Dots pada

hari ke-8 belum terlihat signifikan yang ditandai dengan tinggi masing-masing

tanaman terung hijau relatif tetap yaitu 8 cm. Sedangkan mulai hari ke-12 sudah

mulai terlihat pengaruh treatment pemberian C-Dots terhadap tinggi tanaman

terung hijau. Tanaman terung hijau yang diberi C-Dots 40 menit menunjukkan

perubahan ketinggian yang signifikan dibandingkan tanaman terung yang diberi C-

Dots lainnya. Pengaruh pemberian C-Dots dengan variasi waktu pemanasan

(microwave) menunjukkan bahwa semakin meningkatnya waktu pemanasan, laju

pertumbuhan tanaman semakin meningkat. Namun pada sampel 50 menit dan 60

menit mulai mengalami penurunan. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin tinggi

C-Dots dapat semakin menghambat pertumbuhan. Perbandingan laju pertumbuhan

antara tanaman yan diberi C-Dots dengan tanaman yang tanpa diberi C-Dots

ditunjukkan pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8. Grafik gradien laju pertumbuhan tanaman terung hijau

Page 57: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

45

Gambar 4.8. menunjukkan gradien grafik laju pertumbuhan tanaman terung

hijau. Semakin landai gradien grafik menunjukkan bahwa laju pertumbuhan

tanaman rendah. Berdasarkan grafik tersebut tanaman tanpa diberi C-Dots memiliki

gradien yang paling landai daripada tanaman yang diberi C-Dots. Sedangkan

gradien grafik paling curam teramati pada tanaman yang diberi C-Dots 40 menit.

Berdasarkan data laju pertumbuhan tanaman diperoleh rata-rata laju pertumbuhan

tanaman terung hijau tanpa diberi C-Dots yaitu 0.26 cm hari⁄ dan rata-rata laju

pertumbuhan tanaman terung hijau yang diberi C-Dots 40 menit yaitu

0.66 cm hari⁄ . Hal ini menunjukkan bahwa pemberian C-Dots yang optimum

mampu meningkatkan laju pertumbuhan tanaman terung hijau. Selain itu,

pemilihan daun pepaya sebagai sumber klorofil yang kaya akan kandungan nitrogen

(N) memiliki dampak besar terhadap peningkatan laju pertumbuhan tanaman terung.

Sebagai nano-fertilizer C-Dots dari klorofil daun pepaya memiliki beberapa

keuntungan yaitu: (i) ukuran partikel yang kecil dengan kelarutan yang baik dalam

air mampu meningkatkan efisiensi penyerapan C-Dots oleh tanaman; dan (ii) tinggi

kandungan nitrogen (N) mampu menyediakan nutrisi untuk pertumbuhan tanaman

(Wang et al., 2018).

Keberadaan unsur Nitrogen (N) yang tinggi pada C-Dots dari klorofil daun

pepaya dapat dibuktikan berdasarkan hasil analisis menggunakan perangkat SEM-

EDX (Phenom-World). Hasil analisis C-Dots dari klorofil daun pepaya dengan

menggunakan mikrograf SEM-EDX ditunjukkan pada Gambar 4.9.

(a)

Page 58: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

46

(b)

(c)

Gambar 4.9. Hasil SEM-EDX a) ekstrak klorofil daun pepaya, b) sampel 0 menit

(ekstrak + urea), dan c) sampel 40 menit

Gambar 4.9. menunjukkan bahwa ekstrak klorofil memiliki kandungan

nitrogen (N) yang tinggi dan setelah diberi tambahan urea kandungan nitrogen (N)

tetap tinggi namun dengan selisih yang sedikit. Hal itu menunjukkan bahwa urea

tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap perubahan kandungan nitrogen

(N). Sedangkan sampel yang telah diiradiasi microwave mengalami penurunan

kandungan unsur nitrogen (N) namun tetap dominan di anatara unsur-unsur lainnya.

Kandungan unsur nitrogen (N) yang berasal dari klorofil daun pepaya tetap

dominan walaupun telah mengalami proses pemanasan (microwave) hingga

membentuk C-Dots. Selain itu, kandungan unsur-unsur lain pembentuk C-Dots

yaitu Karbon (C) dan Oksigen (O) juga tinggi.

Page 59: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

47

C-Dots dari klorofil daun pepaya terbukti mampu meningkatkan laju

pertumbuhan tanaman karena keberadaan unsur N yang tinggi. Bahan lain yang

telah berhasil diaplikasikan sebagai suplemen fertilizer pada tanaman karena

keberadaan unsur N yaitu kulit buah naga. Keberadaan unsur N pada kulit buah

naga karena adanya pigmen betalain. C-Dots dari kulit buah naga terbukti mampu

diaplikasikan sebagai suplemen fertilizer untuk memacu pertumbuhan tanaman

kangkung (Aji et al., 2020). Namun jumlah unsur N yang terdapat pada struktur

pigmen betalain ini lebih rendah daripada unsur N yang terdapat pada struktur

pigmen klorofil, sehingga C-Dots dari klorofil daun pepaya memiliki potensi yang

lebih tinggi untuk diaplikasikan sebagai suplemen fertilizer. Aplikasi C-Dots

sebagai suplemen fertilizer dengan konsentrasi optimum dapat meningkatkan laju

pertumbuhan tanaman secara signifikan. Jadi konsentrasi dan lamanya sintesis C-

Dots serta mekanisme treatment C-Dots pada tanaman memiliki pengaruh yang

signifikan terhadap pertumbuhan tanaman terung hijau. Konsentrasi C-Dots yang

terlalu sedikit dapat mengurangi hasil panen sedangkan konsentrasi C-Dots yang

terlalu tinggi dapat menghambat pertumbuhan tanaman atau tanaman menjadi mati

(Wang et al., 2018). C-Dots diserap melalui permukaan akar dan masuk ke dalam

jaringan pembuluh vaskuler akar yang kemudian menuju ke batang dan daun

melalui sistem vaskuler dengan proses difusi ke bagian-bagian sel tanaman karena

ukuran partikel C-Dots yang kecil. Proses transport tersebut berakhir di pembuluh

yang terletak pada daun. Selain itu, tanaman juga mengambil karbondioksida (CO2)

yang dari udara. Karbondioksida (CO2) yang terdapat pada tanaman

memungkinkan diikat dan dibawa oleh C-Dots sebagai carrier. Hal ini dapat

ditunjukkan bahwa C-Dots mampu meningkatkan proses fotosintesis pada tanaman

(Wang et al., 2018) di mana salah satu komponen yang diperlukan untuk

fotosintesis adalah CO2. Permukaan C-Dots dengan gugus yang bersifat hidrofilik

(seperti −COOH dan − OH) memiliki kemampuan absorbsi air yang baik (Li et al.,

2018).

Page 60: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

48

BAB 5

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan penelitian yang telah dilakukan

yaitu:

1. C-Dots dari klorofil daun pepaya memiliki karakteristik sifat optik yaitu

berkaitan dengan spektrum absorbansi. C-Dots dari klorofil daun pepaya

memiliki serapan yang paling optimum pada rentang panjang gelombang

285-356 nm.

2. C-Dots dari klorofil daun pepaya sangat berpotensi diaplikasikan sebagai

suplemen fertilizer untuk meningkatkan laju pertumbuhan tanaman. C-Dots

dari klorofil daun pepaya mampu meningkatkan laju pertumbuhan tanaman

secara signifikan serta mempercepat proses pembungaan pada tanaman

terung hijau.

5.2. Saran

Berdasarkan penelitian sintesis C-Dots dari klorofil daun pepaya sebagai

suplemen fertilizer pada tanaman terung hijau. Maka saran untuk penelitian

selanjutnya yaitu melakukan penelitian untuk menentukan estimasi konsentrasi

fertilizer yang optimum dan meneliti hingga tanaman berbuah untuk mengamati

pengaruh C-Dots terhadap buah yang dihasilkan pada tanaman yang diberi C-Dots.

Page 61: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

49

DAFTAR PUSTAKA

Aji, M.P., Wiguna, P. A., Susanto, Wicaksono, R., & Sulhadi. (2015). Identification

of Carbon Dots in Wsaste Cooking Oil. Advanced Materials Research, 1123,

402–405.

Aji, M. P., Susanto, Wiguna, P. A., & Sulhadi. (2017). Facile synthesis of

luminescent carbon dots from mangosteen peel by pyrolysis method. Journal

of Theoretical and Applied Physics, 11(2), 119–126.

Aji, M. P., Sholikhah, L., & Silmi, F. I. (2020). Carbon dots from dragonfruit peels

as growth-enhancer on ipomoea aquatica vegetable cultivation. Advances in

Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 11(3), 35005.

Afrozi, A.S., & Sudaryanto. (2016). Penambahan N pada TiO2 dan Pengaruhnya

pada Energi Band Gap TiO2 sebagai Bahan pengolah Limbah.

PENAMBAHAN N PADA TiO2 DAN PENGARUHNYA PADA ENERGI

BAND GAP TiO2 SEBAGAI BAHAN PENGOLAH LIMBAH, (August).

Ajirloo, A. R., Morad, S., & Zahra, R. M. (2015). Effect of K Nano-Fertilizer and

N Bio-Fertilizer on Yield and Yield Components of Tomato. International

Journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 3(1), 138–143.

Ali, S., Rizwan, M., Noureen, S., Anwar, S., Ali, B., Naveed, M., … Ahmad, P.

(2019). Combined use of biochar and zinc oxide nanoparticle foliar spray

improved the plant growth and decreased the cadmium accumulation in rice

(Oryza sativa L.) plant. Environmental Science and Pollution Research,

26(11), 11288–11299.

Antisari, L.V., Carbone, S., Gatti, A., Vianello, G., & Nannipieri, P. (2015). Uptake

and translocation of metals and nutrients in tomato grown in soil polluted with

metal oxide (CeO2, Fe3O4, SnO2, TiO2) or metallic (Ag, Co, Ni) engineered

nanoparticles. Environmental Science and Pollution Research, 22(3), 1841–

1853.

Bao, L., Liu, C., Zhang, Z. L., & Pang, D. W. (2015). Photoluminescence-tunable

carbon nanodots: Surface-state energy-gap tuning. Advanced Materials,

27(10), 1663–1667.

Baryshnikov, G., Minaev, B., & Ågren, H. (2017). Theory and Calculation of the

Phosphorescence Phenomenon. Chemical Reviews, 117(9), 6500–6537.

Behboudi, F., Tahmasebi Sarvestani, Z., Zaman Kassaee, M., Modares Sanavi, S.

A. M., & Sorooshzadeh, A. (2018). Improving growth and yield of wheat

under drought stress via application of SiO2 nanoparticles. Journal of

Agricultural Science and Technology, 20(7), 1479–1492.

Boutchuen, A., Zimmerman, D., Aich, N., Masud, A. M., Arabshahi, A., &

Palchoudhury, S. (2019). Increased plant growth with hematite nanoparticle

fertilizer drop and determining nanoparticle uptake in plants using multimodal

approach. Journal of Nanomaterials, 2019, 7–9.

Chan, K. K., Yap, S. H. K., & Yong, K. T. (2018). Biogreen Synthesis of Carbon

Dots for Biotechnology and Nanomedicine Applications. In Nano-Micro

Letters (Vol. 10).

Page 62: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

50

Chandra, S., Pradhan, S., Mitra, S., Patra, P., Bhattacharya, A., Pramanik, P., &

Goswami, A. (2014). High throughput electron transfer from carbon dots to

chloroplast: A rationale of enhanced photosynthesis. Nanoscale, 6(7), 3647–

3655.

Chen, H. (2018). Metal based nanoparticles in agricultural system: Behavior,

transport, and interaction with plants. Chemical Speciation and Bioavailability,

30(1), 123–134.

Dager, A., Uchida, T., Maekawa, T., & Tachibana, M. (2019). Synthesis and

characterization of Mono-disperse Carbon Quantum Dots from Fennel Seeds:

Photoluminescence analysis using Machine Learning. Scientific Reports, 9(1),

1–10.

Dai, B., Wu, C., Lu, Y., Deng, D., & Xu, S. (2017). Synthesis and formation

mechanism of s-doped carbon dots from low-molecule-weight organics.

Journal of Luminescence, 190(December 2016), 108–114.

Das, A., Gude, V., Roy, D., Chatterjee, T., De, C. K., & Mandal, P. K. (2017). On

the Molecular Origin of Photoluminescence of Nonblinking Carbon Dot.

Journal of Physical Chemistry C, 121(17), 9634–9641.

Das, C. K., Srivastava, G., Dubey, A., Roy, M., Jain, S., Sethy, N. K., … Das, M.

(2016). Nano-iron pyrite seed dressing: a sustainable intervention to reduce

fertilizer consumption in vegetable (beetroot, carrot), spice (fenugreek), fodder

(alfalfa), and oilseed (mustard, sesamum) crops. Nanotechnology for

Environmental Engineering, 1(1).

Das, R., Bandyopadhyay, R., & Pramanik, P. (2018). Carbon quantum dots from

natural resource: A review. Materials Today Chemistry, 8, 96–109.

De, B., & Karak, N. (2013). A green and facile approach for the synthesis of water

soluble fluorescent carbon dots from banana juice. RSC Advances, 3(22),

8286–8290.

Dias, C., Vasimalai, N., Sárria, M. P., Pinheiro, I., Vilas-Boas, V., Peixoto, J., &

Espiña, B. (2019). Biocompatibility and bioimaging potential of fruit-based

carbon dots. Nanomaterials, 9(2).

Ding, H., Ji, Y., Wei, J. S., Gao, Q. Y., Zhou, Z. Y., & Xiong, H. M. (2017). Facile

synthesis of red-emitting carbon dots from pulp-free lemon juice for

bioimaging. Journal of Materials Chemistry B, 5(26), 5272–5277.

Ding, H., Yu, S. B., Wei, J. S., & Xiong, H. M. (2016). Full-color light-emitting

carbon dots with a surface-state-controlled luminescence mechanism. ACS

Nano, 10(1), 484–491.

Ðorđević, L., Arcudi, F., D’Urso, A., Cacioppo, M., Micali, N., Bürgi, T., … Prato,

M. (2018). Design principles of chiral carbon nanodots help convey chirality

from molecular to nanoscale level. Nature Communications, 9(1).

Du, W., Tan, W., Yin, Y., Ji, R., Peralta-Videa, J. R., Guo, H., & Gardea-Torresdey,

J. L. (2018). Differential effects of copper nanoparticles/microparticles in

agronomic and physiological parameters of oregano (Origanum vulgare).

Science of the Total Environment, 618, 306–312.

Elmer, W., Latorre-Roche, R. De, Pagano, L., Majumdar, S., Zuverza-Mena, N.,

Dimkpa, C., … White, J. C. (2018). Effect of metalloid and metal oxide

Page 63: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

51

nanoparticles on fusarium wilt of watermelon. Plant Disease, 102(7), 1394–

1401.

Ganiga, M., & Cyriac, J. (2016). FRET based ammonia sensor using carbon dots.

Sensors and Actuators, B: Chemical, 225, 522–528.

Geisler-Lee, J., Brooks, M., Gerfen, J., Wang, Q., Fotis, C., Sparer, A., … Geisler,

M. (2014). Reproductive Toxicity and Life History Study of Silver

Nanoparticle Effect, Uptake and Transport in Arabidopsis thaliana.

Nanomaterials, 4(2), 301–318.

Gogahu, Y., Nio, S. A., & Siahaan, P. (2016). Konsentrasi Klorofil pada Beberapa

Varietas Tanaman Puring (Codiaeum varigatum L.). Jurnal MIPA, 5(2), 76.

Gui, X., Zhang, Z., Liu, S., Ma, Y., Zhang, P., He, X., … Cao, W. (2015). Fate and

phytotoxicity of CeO2 nanoparticles on lettuce cultured in the potting soil

environment. PLoS ONE, 10(8), 1–10.

Gunde, M.C., & Nikhil D, A. (2016). Nutritional, medicinal and pharmacological

properties of papaya (Carica papaya linn.): A review. Journal of Innovations

in Pharmaceuticals and Biological Sciences, 3(1), 162–169. Retrieved from

www.jipbs.com

Guo, H., White, J. C., Wang, Z., & Xing, B. (2018). Nano-enabled fertilizers to

control the release and use efficiency of nutrients. Current Opinion in

Environmental Science and Health, 6(January), 77–83.

Hafeez, A., Razaaq, A., Mahmood, T., & Jhanzab, H.M. (2015). Potential of Copper

Nanoparticles to Increase Growth and Yield of Wheat. Journal of Nanoscience

with Advanced Technology, 1(1), 6–11.

Han, C., Wang, R., Wang, K., Xu, H., Sui, M., Li, J., & Xu, K. (2016). Highly

fluorescent carbon dots as selective and sensitive “on-off-on” probes for

iron(III) ion and apoferritin detection and imaging in living cells. Biosensors

and Bioelectronics, 83, 229–236.

Hasan, S. (2014). A Review on Nanoparticles : Their Synthesis and Types.

Research Journal of Recent Sciences Res . J . Recent . Sci . Uttar Pradesh

( Lucknow Campus ), 4, 1–3.

He, G., Shu, M., Yang, Z., Ma, Y., Huang, D., Xu, S., … Xu, L. (2017). Microwave

formation and photoluminescence mechanisms of multi-states nitrogen doped

carbon dots. Applied Surface Science, 422, 257–265.

Hepriyadi, S. U., & Isnaeni, . (2018). Synthesis and Optical Characterization of

Carbon Dot from Peels of Dragon Fruit and Pear. Omega: Jurnal Fisika Dan

Pendidikan Fisika, 4(1), 19.

Hu, S., Trinchi, A., Atkin, P., & Cole, I. (2015). Tunable photoluminescence across

the entire visible spectrum from carbon dots excited by white light.

Angewandte Chemie - International Edition, 54(10), 2970–2974.

Huang, Y. W., Lee, H. J., Tolliver, L. M., & Aronstam, R. S. (2015). Delivery of

nucleic acids and nanomaterials by cell-penetrating peptides: Opportunities

and challenges. BioMed Research International, 2015, 11–13.

Hussain, I., Singh, A., Singh, H., Singh, S. C., & Singh, N. B. (2015). Physiological

response of broccoli exposed to RuO2 nanoparticle. Tropical Plant Research,

2(3), 246-252.

Page 64: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

52

Inanc, A.L. (2011). Chlorophyll: Structural Properties, Health Benefits and Its

Occurrence in Virgin Olive Oils. Academic Gida, 9(2), 26-32.

Jangid, B., Srinivas, A., Kumar, R. M., Ramprakash, T., Prasad, T., Kumar, K. A.,

… Kumar, V. (2019). Influence of zinc oxide nanoparticles foliar application

on zinc uptake of rice (Oryza sativa L.) under different establishment methods.

International Journal of Chemical Studies, 7(1), 257–261.

Jayarambabu, N., Rao, K. V., Park, S. H., & Rajendar, V. (2018). Biogenic

synthesized Fe 3 O 4 nanoparticles affect on growth parameter of maize (Zea

mays L.). Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 13(4), 903–913.

Jia, X., Li, J., & Wang, E. (2012). One-pot green synthesis of optically pH-sensitive

carbon dots with upconversion luminescence. Nanoscale, 4(18), 5572–5575.

Jiang, F., Shen, Y., Ma, C., Zhang, X., Cao, W., & Rui, Y. (2017). Effects of TiO2

nanoparticles on wheat (Triticum aestivum L.) seedlings cultivated under

super-elevated and normal CO2 conditions. PLoS ONE, 12(5), 1–14.

Kottegoda, N., Sandaruwan, C., Priyadarshana, G., Siriwardhana, A., Rathnayake,

U. A., Berugoda Arachchige, D. M., … Amaratunga, G. A. J. (2017). Urea-

Hydroxyapatite Nanohybrids for Slow Release of Nitrogen. ACS Nano, 11(2),

1214–1221.

Li, H., Huang, J., Liu, Y., Lu, F., Zhong, J., Wang, Y., … Kang, Z. (2019).

Enhanced RuBisCO activity and promoted dicotyledons growth with

degradable carbon dots. Nano Research, 12(7), 1585–1593.

Li, H., Huang, J., Lu, F., Liu, Y., Song, Y., Sun, Y., … Kang, Z. (2018). Impacts of

carbon dots on rice plants: Boosting the growth and improving the disease

resistance [Research-article]. ACS Applied Bio Materials, 1(3), 663–672.

Li, Q., Tang, Y., Hu, W., & Li, Z. (2018). Fluorescence of Nonaromatic Organic

Systems and Room Temperature Phosphorescence of Organic Luminogens:

The Intrinsic Principle and Recent Progress. Small, 14(38), 1–20.

Lin, S., Reppert, J., Hu, Q., Hudson, J. S., Reid, M. L., Ratnikova, T. A., … Ke, P.

C. (2009). Uptake, translocation, and transmission of carbon nanomaterials in

rice plants. Small, 5(10), 1128–1132.

Liu, M. L., Chen, B. Bin, Li, C. M., & Huang, C. Z. (2019). Carbon dots: Synthesis,

formation mechanism, fluorescence origin and sensing applications. Green

Chemistry, 21(3), 449–471.

Liu, R., & Lal, R. (2015). Potentials of engineered nanoparticles as fertilizers for

increasing agronomic productions. Science of the Total Environment, 514,

131–139.

Lv, J., Christie, P., & Zhang, S. (2019). Uptake, translocation, and transformation

of metal-based nanoparticles in plants: recent advances and methodological

challenges. Environmental Science: Nano, 6(1), 41–59.

Maulana, E., Pramono, S. H., Fanditya, D., & Julius, M. (2015). Effect of

Chlorophyll Concentration Variations from Extract of Papaya Leaves on Dye-

Sensitized Solar Cell. 070, 9(1), 49–52.

Miao, H., Wang, L., Zhuo, Y., Zhou, Z., & Yang, X. (2016). Label-free fluorimetric

detection of CEA using carbon dots derived from tomato juice. Biosensors and

Bioelectronics, 86, 83–89.

Page 65: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

53

Miao, X., Yan, X., Qu, D., Li, D., Tao, F. F., & Sun, Z. (2017). Red Emissive Sulfur,

Nitrogen Codoped Carbon Dots and Their Application in Ion Detection and

Theraonostics. ACS Applied Materials and Interfaces, 9(22), 18549–18556.

Miazek, K., & Ledakowicz, S. (2013). Chlorophyll extraction from leaves, needles

and microalgae: A kinetic approach. International Journal of Agricultural and

Biological Engineering, 6(2), 107–115.

Milind, Parle., & Gurdita R. (2011). Basketful Benefits of Papaya. International

Research Journal of Pharmacy, 2(7), 6–12.

Murthy, K. V. R., & Virk, H. S. (2014). Luminescence phenomena: An introduction.

Defect and Diffusion Forum, 347(December), 1–34.

Patidar, R., Rebary, B., Sanghani, D. A., Bhadu, G. R., & Paul, P. (2017).

Fluorescent carbon nanoparticles obtained from charcoal via green methods

and their application for sensing Fe3+ in an aqueous medium. Luminescence,

32(8), 1466–1472. Pérez-de-Luque, A. (2017). Interaction of nanomaterials with plants: What do we

need for real applications in agriculture? Frontiers in Environmental Science,

5(APR).

Praneerad, J., Neungnoraj, K., In, I., & Paoprasert, P. (2019). Environmentally

friendly supercapacitor based on carbon dots from durian peel as an electrode.

Key Engineering Materials, 803, 115–119.

Qu, D., Yang, D., Sun, Y., Wang, X., & Sun, Z. (2019). White Emissive Carbon

Dots Actuated by the H-/J-Aggregates and Förster Resonance Energy Transfer

[Rapid-communication]. Journal of Physical Chemistry Letters, 10(14), 3849–

3857.

Qu, S., Wang, X., Lu, Q., Liu, X., & Wang, L. (2012). A Biocompatible Fluorescent

Ink Based on Water-Soluble Luminescent Carbon Nanodots. Angewandte

Chemie, 124(49), 12381–12384.

Rahayuningsih, E., Pamungkas, M. S., Olvianas, M., & Putera, A. D. P. (2018).

Chlorophyll extraction from suji leaf (Pleomele angustifolia Roxb.) with

ZnCl2 stabilizer. Journal of Food Science and Technology, 55(3), 1028–1036.

Ram, P., Kumar, R., Rawat, A., Singh, V. P., & Pandey, P. (2018). Nanomaterials

for efficient plant nutrition. International Journal of Chemical Studies, 6(3),

867–871.

Rawat, R. S. (2015). Dense Plasma Focus - From Alternative Fusion Source to

Versatile High Energy Density Plasma Source for Plasma Nanotechnology.

Journal of Physics: Conference Series, 591(1).

Reckmeier, C. J., Schneider, J., Susha, A. S., & Rogach, A. L. (2016). Luminescent

colloidal carbon dots: optical properties and effects of doping [Invited]. Optics

Express, 24(2), A312.

Roberts, A. G., & Oparka, K. J. (2003). Plasmodesmata and the control of

symplastic transport. Plant, Cell and Environment, 26(1), 103–124.

Rosi, A., & Roviq, M. (2018). Pengaruh Dosis Pupuk NPK pada Pertumbuhan dan

Hasil Tiga Varietas Kedelai ( Glycine max ( L .) Merr .) The Effects Of Doses

NPK Fertilizers On Growth and Yield Of Three Soybean Varieties ( Glycine

max ( L .) Merr .). 6(10), 2445–2452.

Page 66: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

54

Sagadevan, S., & Murugasen, P. (2014). Studies on Optical, Mechanical and

Electrical Properties of Organic Nonlinear Optical p-Toluidine p-

Toluenesulfonate Single Crystal. Journal of Crystallization Process and

Technology, 04(02), 99–110.

Sarswat, P. K., & Free, M. L. (2015). Light emitting diodes based on carbon dots

derived from food, beverage, and combustion wastes. Physical Chemistry

Chemical Physics, 17(41), 27642–27652.

Sciortino, A., Cannizzo, A., & Messina, F. (2018). Carbon Nanodots : A Review —

From the Current Understanding of the Fundamental Photophysics to.

Senna, A. M., Braga Do Carmo, J., Santana Da Silva, J. M., & Botaro, V. R. (2015).

Synthesis, characterization and application of hydrogel derived from cellulose

acetate as a substrate for slow-release NPK fertilizer and water retention in

soil. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3(2), 996–1002.

Setiari, N. (2009). Eksplorasi Kandungan Klorofil pada beberapa Sayuran Hijau

sebagai Alternatif Bahan Dasar Makanan Tambahan. 11(1), 6–10.

Sharma, A., Gadly, T., Neogy, S., Ghosh, S. K., & Kumbhakar, M. (2017).

Molecular Origin and Self-Assembly of Fluorescent Carbon Nanodots in Polar

Solvents. Journal of Physical Chemistry Letters, 8(5), 1044–1052.

Shen, Y., Li, J., Gu, R., Yue, L., Zhan, X., & Xing, B. (2017). Phenanthrene-

triggered Chlorosis is caused by elevated Chlorophyll degradation and leaf

moisture. Environmental Pollution, 220, 1311–1321.

Strauss, V., Margraf, J. T., Dolle, C., Butz, B., Nacken, T. J., Walter, J., … Guldi,

D. M. (2014). Carbon nanodots: Toward a comprehensive understanding of

their photoluminescence. Journal of the American Chemical Society, 136(49),

17308–17316.

Su, L. X., Ma, X. L., Zhao, K. K., Shen, C. L., Lou, Q., Yin, D. M., & Shan, C. X.

(2018). Carbon Nanodots for Enhancing the Stress Resistance of Peanut Plants.

ACS Omega, 3(12), 17770–17777.

Su, Y., Ashworth, V., Kim, C., Adeleye, A. S., Rolshausen, P., Roper, C., … Jassby,

D. (2019). Delivery, uptake, fate, and transport of engineered nanoparticles in

plants: A critical review and data analysis. Environmental Science: Nano, 6(8),

2311–2331.

Sumenda, L. (2011). Analisis Kandungan Klorofil Daun Mangga (Mangifera indica

L.) pada Tingkat Perkembangan Daun yang Berbeda. Jurnal Bios Logos, 1(1).

Teng, Q., Zhang, D., Niu, X., & Jiang, C. (2018). Influences of application of slow-

release Nano-fertilizer on green pepper growth, soil nutrients and enzyme

activity. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 208(1).

Wang, A., Kang, F., Wang, Z., Shao, Q., Li, Z., Zhu, G., … Li, Y. Y. (2019). Facile

Synthesis of Nitrogen-Rich Carbon Dots as Fertilizers for Mung Bean Sprouts.

Advanced Sustainable Systems, 3(3), 1800132.

Wang, H., Li, H., Zhang, M., Song, Y., Huang, J., Huang, H., … Kang, Z. (2018).

Carbon Dots Enhance the Nitrogen Fixation Activity of Azotobacter

Chroococcum. ACS Applied Materials and Interfaces, 10(19), 16308–16314.

Wang, H., Zhang, M., Song, Y., Li, H., Huang, H., Shao, M., … Kang, Z. (2018).

Carbon dots promote the growth and photosynthesis of mung bean sprouts.

Carbon, 136, 94–102.

Page 67: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

55

Wang, S., Sun, W., Yang, D., & Yang, F. (2020). Soybean-derived blue

photoluminescent carbon dots. Beilstein Journal of Nanotechnology, 11, 606–

619. Wu, Z. L., Liu, Z. X., & Yuan, Y. H. (2017). Carbon dots: Materials, synthesis,

properties and approaches to long-wavelength and multicolor emission.

Journal of Materials Chemistry B, 5(21), 3794–3809.

Xia, C., Zhu, S., Feng, T., Yang, M., & Yang, B. (2019). Evolution and Synthesis

of Carbon Dots: From Carbon Dots to Carbonized Polymer Dots. Advanced

Science, 6(23).

Xiao, D., Yuan, D., He, H., & Gao, M. (2013). Microwave assisted one-step green

synthesis of fluorescent carbon nanoparticles from ionic liquids and their

application as novel fluorescence probe for quercetin determination. Journal

of Luminescence, 140, 120–125.

Xu, H., Yang, X., Li, G., Zhao, C., & Liao, X. (2015). Green Synthesis of

Fluorescent Carbon Dots for Selective Detection of Tartrazine in Food

Samples. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63(30), 6707–6714.

Xu, X., Ray, R., Gu, Y., Ploehn, H. J., Gearheart, L., Raker, K., & Scrivens, W. A.

(2004). Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled

carbon nanotube fragments. Journal of the American Chemical Society,

126(40), 12736–12737.

Yan, Q. L., Gozin, M., Zhao, F. Q., Cohen, A., & Pang, S. P. (2016). Highly

energetic compositions based on functionalized carbon nanomaterials.

Nanoscale, 8(9), 4799–4851. Zheng, Y., Xie, G., Zhang, X., Chen, Z., Cai, Y., Yu, W., … Lei, B. (2017).

Bioimaging Application and Growth-Promoting Behavior of Carbon Dots

from Pollen on Hydroponically Cultivated Rome Lettuce. ACS Omega, 2(7),

3958–3965.

Zhou, J., Sheng, Z., Han, H., Zou, M., & Li, C. (2012). Facile synthesis of

fluorescent carbon dots using watermelon peel as a carbon source. Materials

Letters, 66(1), 222–224.

Zhou, S. qin, Chen, T. nan, Ji, G. fu, & Wang, E. ren. (2017). IR Spectra of Different

O2-Content Hemoglobin from Computational Study: Promising Detector of

Hemoglobin Variant in Medical Diagnosis. Interdisciplinary Sciences:

Computational Life Sciences, 9(2), 322–331.

Zulfajri, M., Gedda, G., Chang, C. J., Chang, Y. P., & Huang, G. G. (2019).

Cranberry Beans Derived Carbon Dots as a Potential Fluorescence Sensor for

Selective Detection of Fe3+ Ions in Aqueous Solution. ACS Omega, 4(13),

15382–15392.

Page 68: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

56

LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Perhitungan Energi Gap C-Dots dari Klorofil

Daun Pepaya 1.1. Energi Gap Ekstrak Klorofil Daun Pepaya

1.2. Energi Gap Ekstrak Klorofil Daun Pepaya + Urea (variasi waktu 0 menit)

Page 69: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

57

1.3. Energi Gap C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 10 menit

1.4. Energi Gap C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 20 menit

Page 70: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

58

1.5. Energi Gap C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 30 menit

1.6. Energi Gap C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 40 menit

Page 71: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

59

1.7. Energi Gap C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 50 menit

1.8. Energi Gap C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 60 menit

Page 72: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

60

Lampiran 2. Hasil Karakterisasi FTIR 2.1. Analisis FTIR Ekstrak Klorofil Daun Pepaya + Urea (variasi waktu 0

menit)

2.2. Analisis FTIR C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 10 menit

2.3. Analisis FTIR C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 20 menit

Page 73: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

61

2.4. Analisis FTIR C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 30 menit

2.5. Analisis FTIR C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 40 menit

2.6. Analisis FTIR C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 50 menit

Page 74: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

62

2.7. Analisis FTIR C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya variasi waktu 60 menit

Page 75: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

63

Lampiran 3. Hasil Pengukuran Dimensi Tanaman 3.1. Hasil Pengukuran Tinggi Tanaman Terung Hijau

Parameter

Tinggi Tanaman/ 4 hari (cm)

1 2 3 4 5

11/02/2020 15/02/2020 19/02/2020 23/02/2020 27/02/2020

NPK 8 8 10 12 12.2

NPK + 0' 8 8 12.5 13.5 15

NPK + 10' 8 8 15 16 17.8

NPK + 20' 8 8 16.5 18.5 20.5

NPK + 30' 8 8 16 16.4 19

NPK + 40' 8 8 16 19.5 21.5

NPK + 50' 8 8 15 16 20

NPK + 60' 8 8 16 17.6 20.3

Parameter

Tinggi Tanaman/ 4 hari (cm)

6 7 8 9 10

02/03/2020 06/03/2020 10/03/2020 14/03/2020 18/03/2020

NPK 13 14 15.5 15.5 17.6

NPK + 0' 17 17.5 21.3 20 23

NPK + 10' 19 20.5 22.3 24.4 26.3

NPK + 20' 21 23.3 26.4 28 31.2

NPK + 30' 20.5 22 26 27.7 30.3

NPK + 40' 24 24 30 30 32.5

NPK + 50' 20.5 22 26 26.5 28.7

NPK + 60' 20.5 22.5 26.5 27 30.9

Parameter

Tinggi Tanaman/ 4 hari (cm)

11 12 13 14 15

22/03/2020 26/03/2020 30/03/2020 03/04/2020 07/04/2020

NPK 18 19.6 20.9 22.5 22.7

NPK + 0' 24 24.7 26.5 26.5 28.7

NPK + 10' 28 29.3 30.9 32.5 34.5

NPK + 20' 32.5 33.5 34.5 37 41

NPK + 30' 33 36 37.5 40 42

NPK + 40' 34.5 37.5 39.5 42 45

NPK + 50' 31.5 33.5 35.5 37.5 40

NPK + 60' 33 34 35.5 38.5 42

Page 76: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

64

3.2. Hasil Pengukuran Jumlah Daun Tanaman Terung Hijau

3.2.1. Daun Utama

Parameter

Jumlah Daun

1 2 3 4 5

11/02/2020 15/02/2020 19/02/2020 23/02/2020 27/02/2020

NPK 4 4 4 5 5

NPK + 0' 4 4 5 5 6

NPK + 10' 4 4 5 6 7

NPK + 20' 4 5 7 8 8

NPK + 30' 4 5 7 8 8

NPK + 40' 4 5 7 8 8

NPK + 50' 4 6 7 8 8

NPK + 60' 4 6 7 8 8

Parameter

Jumlah Daun

6 7 8 9 10

02/03/2020 06/03/2020 10/03/2020 14/03/2020 18/03/2020

NPK 6 7 3 4 3

NPK + 0' 7 8 5 5 5

NPK + 10' 7 8 7 6 6

NPK + 20' 9 10 10 7 8

NPK + 30' 8 9 9 9 9

NPK + 40' 9 10 11 12 12

NPK + 50' 9 9 10 11 10

NPK + 60' 9 10 10 11 11

Parameter

Jumlah Daun

11 12 13 14 15

22/03/2020 26/03/2020 30/03/2020 03/04/2020 07/04/2020

NPK 3 3 4 5 5

NPK + 0' 5 4 4 5 5

NPK + 10' 3 6 7 8 9

NPK + 20' 7 7 8 8 8

NPK + 30' 7 7 8 8 9

NPK + 40' 9 7 8 10 9

NPK + 50' 10 6 8 8 8

NPK + 60' 9 7 8 10 9

Page 77: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

65

3.2.2. Daun Axial

Parameter

Jumlah Daun Axial

12 13 14 15

26/03/2020 30/03/2020 03/04/2020 07/04/2020

NPK

NPK + 0'

NPK + 10'

NPK + 20' 1 2

NPK + 30' 1 3

NPK + 40' 1 1 3 4

NPK + 50' 1 4

NPK + 60' 2 3

3.3. Hasil Pengukuran Dimensi Tanaman Terung Hijau

Parameter

Dimensi Daun (cm)

1

11/02/2020

Bawah Besar Pucuk lainnya

NPK 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

NPK + 0' 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

NPK + 10' 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

NPK + 20' 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

NPK + 30' 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

NPK + 40' 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

NPK + 50' 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

NPK + 60' 5.5*4.4 6.4*5.5 4*3.5 5.2*4.2

Parameter

Dimensi Daun (cm)

2

15/02/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 5.7*4.8 6.8*5.7 4.2*3.8 5.5*4.5 -

NPK + 0' 5.8*4.8 6.8*5.7 4.2*3.8 5.5*4.5 -

NPK + 10' 6*5 7*5.8 4.2*3.8 5.5*4.6 -

NPK + 20' 6*5.1 7*5.8 3.6*3.3 5.6*4.6 4.5*4

NPK + 30' 6*5 7*5.8 3.8*3.3 5.6*4.7 4.5*4

NPK + 40' 6.1*5.2 7*6 3.8*3.6 5.6*4.7 4.5*4.1

NPK + 50' 6.1*5.2 7*6 3.8*3.6 5.6*4.7 4.5*4

NPK + 60' 6.1*5.2 7*6 3.8*3.6 5.6*4.7 4.5*4

Page 78: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

66

Parameter

Dimensi Daun (cm) 3

19/02/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 6.8*5.7 9.8*8.3 5.6*3.8 6.1*5 -

NPK + 0' 8.1*5.6 9.8*8.4 5.6*3.6 6.1*5 6.3*8.4

NPK + 10' 7.1*6.1 10*8 7*5.4 9*8 9*7

NPK + 20' 6.6*5.6 10*8.1 6.8*5.6 9*8 8.9*8

NPK + 30' 5.6*5.1 10*8 5.8*3.6 9.1*8 8.9*8

NPK + 40' 5.1*4.7 10.1*8.2 6.3*4.6 9.2*8 9*8.1

NPK + 50' 6.7*6.3 10*8.2 7*5 9.2*8 9*8

NPK + 60' 7.1*6.2 10.1*8.2 5.8*4 9.2*8 9*8

Parameter

Dimensi Daun (cm) 4

23/02/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 7*5.9 10*8.5 5.8*4 8.3*6.6 7*5.1

NPK + 0' 8.3*5.8 12*10 5.8*3.8 9*8.4 6.5*8.6

NPK + 10' 7.3*6.3 12.3*10.5 7.2*5.6 12.3*10 9.2*7.2

NPK + 20' 6.8*5.8 14.7*12 7*5.8 12.5*11.6 12.3*10

NPK + 30' 5.8*5.3 14.3*13 6*3.8 12.2*11.6 12*11

NPK + 40' 5.3*4.9 15.3*12.8 6.5*4.8 12.8*12 13.5*12

NPK + 50' 6.9*6.5 15.5*12 7.3*6 12.8*12 13.3*11.7

NPK + 60' 7.3*6.4 14.8*12 6*4.2 14*12.2 13*11.2

Parameter

Dimensi Daun (cm) 5

27/02/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 7.2*6 10.3*8.7 6*4.3 8.5*6.5 7.3*5.5

NPK + 0' 8.5*7 14.6*10.2 6*4 13.4*11.1 6.7*8.8

NPK + 10' 7.5*6.5 12.5*10.8 7.5*5.9 13*10.3 9.4*7.4

NPK + 20' 7*6 18.9*14.5 7.3*6 16.8*14.3 16.5*12.7

NPK + 30' 6*5.5 18.5*15.3 6.3*4 17.5*14 18.3*16.3

NPK + 40' 5.5*5.1 19.5*15.7 6.8*5 16*13 17.8*14.3

NPK + 50' 7.1*6.8 17.7*14.7 9.5*8 19.2*14.8 17.5*14

NPK + 60' 7.5*6.6 18*14.8 6.2*4.4 16.6*14 18.3*16.4

Page 79: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

67

Parameter

Dimensi Daun (cm) 6

02/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 7.5;6.2 12;9.5 4;2.2 10.1;8.3 10.5;8.7

NPK + 0' 8.5;7.2 18.2;12.9 5;3.1 13;10.6 14.5;11.8

NPK + 10' 7.9;6.3 14.5;11.8 6.9;4.6 12.7;10 13.3;10.8

NPK + 20' 7.2;6 20.5;15.5 6.5;4.4 18.5;14.7 19.1;15

NPK + 30' 8.1;7.2 21;18.1 4.5;2.8 19.2;16.1 18.9;14.1

NPK + 40' 5.6;5.4 20.3;16.6 5.5;3.5 20.5;16.2 18.8;14.3

NPK + 50' 7.8;6.5 20;16.4 3;1.5 18.7;15.6 19;15

NPK + 60' 7;6.5 19.8;16.7 4.8;3.5 19.2;14.1 19.1;17

Parameter

Dimensi Daun (cm) 7

06/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 7.7;6.3 12.6;10.2 3;1.5 12.4;9.4 10.2;9

NPK + 0' 8.5;7.4 20;14 3.8;2 17;14 14.7;11

NPK + 10' 7.8;6.6 15.5;12.5 5.2;3.2 15.4;12.7 13.1;12.6

NPK + 20' 6.7;5.6 21.1;15.6 5.7;3.7 18.7;14.5 19;13.2

NPK + 30' 8;6.4 21;17.3 3.5;2.5 18.8;15.5 19.3;14.7

NPK + 40' 5.4;15 20;16 4.7;3.2 19.8;14 20.5;15.5

NPK + 50' 7.4;6 18.5;15 6.2;5 20.7;16.2 19.2;14

NPK + 60' 7;6 19.2;16.2 4.1;2.2 19.8;15 19.1;15.6

Parameter

Dimensi Daun (cm) 8

10/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 13.2;11.4 11.3;9.5 7;4.5 - -

NPK + 0' 9;6.8 18.2;15 8.7;6.7 20;13.7 15.2;12.3

NPK + 10' 8;6.5 17.5;14 4.4;2.8 15.7;12.9 16.6;12.5

NPK + 20' 7;6.2 22.1;16.3 4;2.2 19;15.2 18;15.2

NPK + 30' 8;7.2 21.6;19.1 4;2 19.2;16.4 21;15.5

NPK + 40' 5.6;5.2 20.7;16.1 5.5;3.3 21.1;16 21.2;17

NPK + 50' 7.7;7 18.5;15.4 5.7;4 19.5;15.4 21.5;17.5

NPK + 60' 7.2;6.6 21;16 4.2;2 20.2;17 19.8;17

Page 80: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

68

Parameter

Dimensi Daun (cm)

9

14/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 13.5;11.2 12.9;10.5 3;1.9 10.4;8.2 -

NPK + 0' 19.7;14 17.7;15 2.4;1.5 12.9;12.5 9.4;7.3

NPK + 10' 7.8;6.5 17.5;13.7 8;5.3 13.7;11 17;13

NPK + 20' 14.8;13.5 22.4;16.6 5.5;4 19;15.5 18;15.4

NPK + 30' 10;7.7 21.8;19.8 6;3.5 19.5;16.2 21.4;16.2

NPK + 40' 5.7;5.3 20.5;17 3;1.5 21.4;16 20;17.5

NPK + 50' 7.5;7 21;17.5 2.5;1.3 18.7;15.5 18;16

NPK + 60' 9.1;7.4 20.5;17.3 2.5;1.3 21.5;16.3 18.3;16.7

Parameter

Dimensi Daun (cm) 10

18/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 13.5;10.8 13.5;11.4 7.3;6 - -

NPK + 0' 19.5;13.5 18.5;15 6.1;4.7 16.5;13.3 11;7

NPK + 10' 10;8 18.2;13.4 5.3;3.7 17.4;14.1 16.4;12.9

NPK + 20' 15.2;12.2 22.5;17 5.6;1.4 16.8;12.5 20.5;16

NPK + 30' 15.2;16 22;19 2;1.3 19.1;16 21.9;16.6

NPK + 40' 8;6.8 20.5;18.5 3;2 20.5;17 21;17

NPK + 50' 7.8;6.8 21.5;17.5 2;1.5 18.9;15.9 21.5;17.4

NPK + 60' 9;7.4 19.7;16.8 5.2;4 21.7;16.5 20.1;17

Parameter

Dimensi Daun (cm) 11

22/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 14.1;12 9.5;7.6 3;1.1 - -

NPK + 0' 18;15 16.9;13.5 2.9;1.8 10;9 11.8;8.5

NPK + 10' 18;13.9 17.8;13.9 5.6;4 18.5;13.8 15.7;12.4

NPK + 20' 22;16.7 19.8;16.5 6.3;4.4 16.9;13.2 16.3;12

NPK + 30' 19.8;16.3 20;16.5 2.6;1.2 13.9;10.5 16.5;14.3

NPK + 40' 21;17 21;18.6 2.6;1.7 21.8;16.2 19.9;16.5

NPK + 50' 7.4;6.8 21.5;17.5 2.7;1.3 19;17 19;16.5

NPK + 60' 9.3;7.2 12.5;16.5 4;2.6 18.4;15 20.2;17.5

Page 81: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

69

Parameter

Dimensi Daun (cm) 12

26/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 14.2;11.2 10.5;8.5 5.9;4.2 - -

NPK + 0' 17;12.7 12;9 4.5;3.5 11.3;9 -

NPK + 10' 18.5;13.9 18;14.3 3.1;1.7 16.5;13.5 11.6;9

NPK + 20' 19.6;16.5 17.3;13.3 5;3 16.4;11.6 12.7;10.6

NPK + 30' 19.5;16.5 20.2;17.1 4.6;2.5 15.1;11.9 17.1;14.2

NPK + 40' 21;19 20.3;17.7 5;3.5 17;13.9 13.1;10.5

NPK + 50' 18;14 19.6;16.7 5;2.5 13.6;11.5 12.2;10.8

NPK + 60' 20.2;17.3 18.5;15.1 3.2;2 16.4;12 11.5;8

Parameter

Dimensi Daun (cm)

13

30/03/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 14.2;12.2 11.1;9.1 5;3.2 8.6;6.9 -

NPK + 0' 17;13.1 12.5;10.2 7.6;6.5 12.6;9 -

NPK + 10' 18.7;13.9 18.7;14.3 4.5;3 17.5;13.2 12.7;9.5

NPK + 20' 19.5;16.5 17.6;13.5 6;4 16.8;11.2 13.7;11.1

NPK + 30' 19;16.5 20.2;16.6 4.6;2.7 16;11.3 17.3;14.2

NPK + 40' 22.1;19.2 21.5;18 7.3;5 18.3;14.5 15.2;10.2

NPK + 50' 18;14 21;17.1 2.6;1.2 14.8;12.5 15.1;11.2

NPK + 60' 21.3;16.8 19.5;15.5 5.9;3.7 17.5;12.5 12.1;10.3

Parameter

Dimensi Daun (cm) 14

03/04/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 14.5;12.2 11.2;9 3.5;2.2 8.9;6.6 9.5;7.7

NPK + 0' 13;9.3 13.2;10.5 2.5;1.3 9.3;8.2 5.2;4.4

NPK + 10' 18.5;14 18.5;14.5 5.2;3.5 17.9;13.2 13;9.5

NPK + 20' 18;14 17.2;12 2.9;1.4 15;10.3 13.9;11.4

NPK + 30' 21.2;16.5 17;15 3.9;2 16.5;11.7 15;11

NPK + 40' 21.5;18 21.7;17.5 3.8;2 18.5;15 15.8;13.1

NPK + 50' 20.5;16.5 16.2;12 5.2;2.7 12.5;12.3 16.8;11.5

NPK + 60' 20.3;12 19.3;15 4.5;2.4 14.6;12.3 17.8;13

Page 82: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

70

Parameter

Dimensi Daun (cm) 15

07/04/2020

Bawah Besar Pucuk 2 lainnya

NPK 14.2;12 10;8 3.5;2.5 10;7.5 5.6;4.5

NPK + 0' 16.5;9.8 13.5;11 7;4.8 10.2;9.5 8.5;6.7

NPK + 10' 18.3;13.7 18.6;14 3.4;2 17.5;14 13;9.7

NPK + 20' 17;12 15.5;10 7.6;5 15.5;11.5 14;11.2

NPK + 30' 20.3;17 17.3;14 6.5;4.1 16.5;11.5 16.9;13

NPK + 40' 21;18 17.5;15.8 8.5;5.5 18.5;14.5 16;13

NPK + 50' 20.5;16.5 18;12.5 10;6 16;13 17;13

NPK + 60' 17.5;13 14.7;12.6 3.2;1.5 11.5;9.8 13.5;10.5

Page 83: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

71

3.4. Hasil Perhitungan Laju Pertumbuhan Tanaman Terung Hijau

Siklus ke- Laju pertumbuhan (cm/hari)

Control (NPK) NPK+40 menit

2 0 0

3 0.5 2

4 0.5 0.875

5 0.05 0.5

6 0.2 0.625

7 0.25 0

8 0.375 1.5

9 0 0

10 0.525 0.625

11 0.1 0.5

12 0.4 0.75

13 0.325 0.5

14 0.4 0.625

15 0.05 0.75

Rata-rata 0.2625 0.660714

Page 84: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

72

Lampiran 4. Dokumentasi Penelitian

Microwave NN-SM32HM 750 W

Preparasi Daun Pepaya

Daun pepaya yang sudah dipotong kecil-kecil

Page 85: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

73

Preparasi Daun Pepaya yang sudah dipotong kecil-kecil sebanyak 50

gram

Page 86: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

74

Ekstraksi Klorofil Daun Pepaya menggunakan Alkohol 96% dengan

metode maserasi selama 24 jam

Pemisahan Hasil Ekstraksi Klorofil Daun Pepaya dari ampasnya

Page 87: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

75

Preparasi Ekstrak Klorofil Daun Pepaya sebanyak 20 ml

Urea

Page 88: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

76

Preparasi Urea sebanyak 2 gram

Page 89: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

77

Hasil pelarutan 2 gram urea dalam 20 ml ekstrak klorofil

Sampel C-Dots dari Klorofil Daun Pepaya hasil pemanasan

menggunakan microwave

Page 90: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

78

Lampiran 5. Dokumentasi Tanaman Terung Hijau

Hari ke-20

Hari ke-40

Hari ke-60

Page 91: CARBON NANODOTS DARI KLOROFIL DAUN PEPAYA …

79

Bunga tanaman terung hijau menggunakan C-Dots dari klorofil daun pepaya