review artikel - physical properties of different gold nanoparticles ultraviolet-visible and...

8/19/2019 Review Artikel - Physical Properties of Different Gold Nanoparticles Ultraviolet-Visible and Flourescence Measurem…

http://slidepdf.com/reader/full/review-artikel-physical-properties-of-different-gold-nanoparticles-ultraviolet-visible 1/7

1

Review Artikel

Nama : Nadya Amalia

NIM : 20213042

Mata Kuliah : Fisika Material dan Divais Nano (FI6131)

Dosen Pengampu : Prof. Dr. Eng. Mikrajuddin Abdullah, M.Si

Physical Properties of Different Gold Nanoparticles: Ultraviolet-Visible and

Flourescence Measurement

Mohamed Anwar K. Abdelhalim, Mohsen M. Mady and Magdy M. Ghannam

J. Nanomedicine & Nanotechnology, 3:3, 2012

Review artikel ini ditulis untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Fisika

Material dan Divais Nano mengenai efek ukuran nanopartikel terhadap sifat fisis suatu

material. Meninjau kembali, nanoteknologi merupakan teknologi yang didasarkan pada

rekayasa sifat-sifat material yang berukuran kurang dari 100 nm [1]. Hingga saat ini

ilmuwan masih sepakat dengan skala ukuran tersebut, karena pada ukuran kurang dari

100 nm, untuk material tertentu telah muncul sifat-sifat baru yang berbeda dari material

yang sama dalam ukuran besar (bulk ). Munculnya sifat-sifat baru perlu ditekankan,

karena meskipun suatu material diproses sehingga memiliki ukuran kurang dari 100 nm,

namun apabila tidak ada sifat-sifat baru yang dieksploitasi atau diciptakan, maka hal

tersebut belum bisa dikatakan sebagai nanoteknologi.

Untuk jenis material yang sama, jika ukuran partikelnya diperkecil, luas

permukaan spesifiknya akan semakin besar (S/V) [2]. Nanopartikel emas (GNPs, Gold

Nanoparticles) dengan luas permukaan spesifiknya yang besar memicu munculnya sifat

fisika dan kimia yang berbeda dari emas bulk .

Nama : Emas

Simbol : Au

No. Atom : 79

Konfigurasi elektron : [Xe] 4f14 5d10 6s1

Klasifikasi : Logam transisi

Gambar 1. Struktur atom Au



2

Emas ukuran bulk dikategorikan sebagai bio-inert (stabil atau tidak mudah bereaksi),

akan tetapi pada skala nano, nanopartikel emas menampilkan sifat-sifat yang berbeda

bergantung karakteristik eksitasi dari resonansi plasmon permukaannya.

Pada dasarnya nanopartikel emas bukanlah suatu hal yang baru. Pada abad ke-19,

Michael Faraday [3] telah mempublikasikan paper ilmiah pertama mengenai sistesis

GNPs, memberikan penjelasan mengenai cara produksi koloid emas dari reduksi asam

aurochloric dengan phosphorous. Salah satu hal yang paling menarik dari pemanfaatan

nanopartikel emas saat ini adalah aplikasinya dalam diagnosis dan perawatan kanker.

Metode-metode diagnosis dan perawatan kanker yang sudah ada pada umumnya mahal

dan memberikan efek samping yang buruk terhadap tubuh. Nanopartikel emas

menawarkan metode targeting , sehingga yang diberi perlakuan adalah sel-sel kanker

yang signifikan sementara sel-sel sehat yang lain tidak diganggu.

Resonansi Plasmon Permukaan

Resonansi plasmon permukaan ( surface plasmon resonance) oleh elektron-

elektron bebas memicu munculnya sifat optik yang unik pada nanopartikel emas di area

cahaya tampak (visible). Resonansi plasmon permukaan merupakan osilasi kolektif dari

elektron-elektron bebas pada pita konduksi yang terinduksi dari medan elektromagnetik,

yang beriteraksi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Visualisasi resonansi plasmon permukaan pada material logam

Ketika diberi radiasi cahaya yang merupakan gelombang elektromagnetik,

elektron-elektron pada pita konduksi nanopartikel emas akan dipicu oleh medan listrik

untuk secara kolektif berosilasi pada frekuensi resonansi yang relatif terhadap ion-ion

porsitif di permukaan. Pada frekuensi resonansi tersebut, cahaya datang akan diserap

partikel nano. Sedangkan sebagian foton yang akan dilepasakan dengan frekuensi yang

ke segala arah dan proses tersebut dikenal sebagai hamburan ( scattering ). Pada saat yang

sama, sebagian foton yang lain akan dikonversikan menjadi fonon atau getaran pada

permukaan dan proses tersebut dikenal dengan istilah penyerapan (absorption).



3

Spektra resonansi plasmon permukaan nanopartikel emas dapat dihitung dengan

memecahkan persamaan-persamaan Maxwell. Untuk partikel-partikel berbentuk bola,

penyelesaiannya telah berhasil dipecahkan pada 1908 oleh Gustav Mie, seorang

fisikawan Jerman [4].

Determinasi Ukuran Nanopartikel Emas

Artikel Abdelhalim, Mady dan Ghannam (2012) menyajikan hasil studi mengenai

absorpsi dan flourosensi dari nanopartikel emas pada tingkat ukuran dan konsentrasi

yang berbeda. Adapun nanopartikel emas yang digunakan dalam studi tersebut

merupakan produk dari MK Impex Corp, Canada, dengan beberapa ukuran, yakni 10, 20

dan 50 nm. Untuk mengkarakterisasi morfologi dan ukurannya, digunakan TEM

(Transmission Electron Microscopy). Sebelumnya, nanopartikel emas dengan berbagai

ukuran tersebut dilarutkan ke dalam larutan Aqua hingga dicapai konsentrasi 0.01 %.

Bedasarkan hasil pengamatan, nanopartikel emas dengan ukuran 10 dan 20 nm

memiliki morfologi berupa bola, sementara untuk nanopartikel emas dengan ukuran 50

nm memiliki morfologi berupa hexagonal. Nanopartikel berbentuk bola memiliki luas

permukaan spesifik yang paling kecil dari nanopartikel dengan bentuk yang lain pada

volume yang sama.

Menurut Abdelhalem et al , nanopartikel emas untuk masing-masing ukuran

tersebut menunjukkan distribusi ukuran partikel yang sempit dan sifat dispersi yang baik

pada larutan. Sehingga, dapat dikatakan bahwa sampel nanopartikel emas yang

digunakan adalah monodispersi. Ukuran rata-rata dari nanopartikel emas dihitung dari

hasil pengamatan dengan menggunakan TEM. Ukuran rata-rata untuk nanopartikel emas

10 nm adalah 9.45±1.33 nm, untuk nanopartikel emas 20 nm adalah 20.18±1.80 nm dan

untuk nanopatikel emas 50 nm adalah 50.73±3.58 nm.

UV-Visibel dan Spektroskopi Flouresens

Spektroskopi serapan UV-Visibel merupakan metode yang paling sering

digunakan untuk mengkarakterisasi sifat-sifat optis dari suatu nanopartikel, di mana

rentang serapan itu sendiri berkaitan dengan diameter dari nanopartikel yang diamati.

Karakterisasi dengan mengggunakan UV-VIS dilakukan terhadap larutan

nanopartikel emas 10, 20 dan 50 nm dengan konsentrasi 0.2 × 10−3 1 × 10− %.



4

Pengukuran serapan dilakukan pada rentang panjang gelombang 250-700 nm. Demikian

pula untuk flouresensinya, dilakukan pada rentang panjang gelombang 250-700 nm.

Gambar 3. Variasi serapan GNPs terhadap ukuran nanopartikel

Gambar 4. Variasi serapan GNPs 10, 20 dan 50 nm terhadap konsentrasi

Hasil pengamatan dengan menggunakan spektroskopi UV-Vis menunjukkan

bahwa intersitas serapan maksimum nanopartikel emas 10, 20 dan 50 nm berada di

kisaran 517 nm. Serapan tersebut terkait dengan eksitasi permukaan plasmon dari

partikel emas yang berbentuk bola kecil. Pada nanopartikel emas, elektron yang berperan

aktif adalah elektron 5d (valensi) dan 6sp (konduksi).



5

Surface Plasmon Band bergeser dari 517 nm ke 532 nm pada area panjang

gelombang cahaya tampak ketika ukuran nanopartikel semakin besar, 10 nm hingga 50

nm. Resonansi permukaan plasmon dari nanopartikel emas merupakan pergeseran merah

yang sebanding dengan peningkatan ukuran partikelnya, sesuai dengan teori Mie.

Teori Mie merupakan solusi eksak dari persamaan-persamaan Maxwel untuk

gelombang bidang yang berinteraksi dengan partikel-partikel berbentuk bola homogen

dengan jari-jari R dan memiliki konstanta dielektrik yang sama dari suatu material logam

[4, 5].

=243

3 ⁄

( + 2) +

Pada persamaan di atas, merupakan konstanta dielektrik dari medium di

sekeliling nanopartikel, sementara = + merupakan konstanta dielektrik

kompleks dari nanopartikelnya. Terlihat bahwa, puncak resonansi akan muncul dalam

kondisi di mana = 2 terpenuhi. Puncak tersebut merupakan menjadi asal muasal

variasi warna dari nanopartikel logam.

Gambar 5. Variasi koefisien ekstinsi terhadap ukuran nanopartikel emas

Untuk nanopartikel emas yang sama, serapan cahayanya proporsional terhadap

konsentrasinya. Hal ini tidak mengejutkan, karena dengan meningkatnya jumlah

nanopartikel akan berefek pada meningkatnya luas permukaan untuk resonansi plasmon

permukaan.



6

Gambar 6. Puncak intesitas emisi flouresens untuk GNPs 10 nm pada konsentrasi yang

berbeda-beda

Spektra flouresensi dari larutan nanopartikel emas 10, 20 dan 50 nm diukur

dengan panjang gelombang eksitasi pada 308 nm. Intersitas emisinya meningkat

sebanding konsentrasi nanopartikel emas.

Sifat-sifat baru yang berhasil dieksploitasi pada nanomaterial emas

memungkinkannya untuk diaplikasikan pada bidang medis. Akan tetapi, nanopartikel

emas memiliki potensi untuk memberi efek yang merugikan pada tingkat organ, jaringan,

seluler, sub-seluler dan protein. Sehingga perlu dilakukan penelitian lanjut untuk

mendemonstrasikan dan menghindari efek samping-efek samping tersebut.

Kesimpulan

1. Serapan maksimum yang terkait efek resonansi permukaan plasmon nanopartikel

emas bergeser dari 517 nm ke 532 nm ketika ukuran nanopartikelnya diperbesar dari

10 nm hingga 50 nm.

2. Peningkatan konsentrasi nanopartikel emas secara proporisional meningkatkan

serapannya. Semakin banyak jumlah nanopartikel, luas permukaan plasmon untuk

beresonansi menjadi semakin besar.

3. Intersitas emisi flouresens meningkat sebanding peningkatan ukuran dan konsentrasi

dari nanopartikel emas.



7

Referensi:

[1]

http://crnano.org/whatis.htm

[2] Mikrajuddin Abdullah. Pengantar Nanosains, Penerbit ITB, 2009.

[3]

Michael Faraday. Experimental relations of gold and other metals to light, Philos

Trans, 1857; 147:145 – 81.

[4] Gustav Mie, Ann. Phys., 1908, 25, 377.

[5] Min Hu, Jingyi Chen, Zhi-Yuan Li, Leslie Au, Gregory V. Hartland, Xingde Li,

Manuel Marqueze, Younan Xia. Gold Nanostructures: Engineering Their Plasmonic

Properties for Biomedical Applications, Chemical Society Review, 2006.




review artikel - physical properties of different gold nanoparticles ultraviolet-visible and...

Documents