PENGARUH PHENYL-C61-BUTYRIC ACID METHYL ESTER TERHADAP SIFAT OPTIK NANOFIBER REDUCED GRAPHENE OXIDE HASIL ELEKTROSPINNING

ASRIANI, Dr. Iman Santosa

2017 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dibuat nanofiber Reduced Graphene Oxide (rGO) dengan penambahan Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester (PCBM) menggunakan teknik elektrospinning dan Polyvinyl Alcohol (PVA) sebagai matriks nanofiber. RGO yang digunakan diperoleh dengan cara reduksi kimia menggunakan hydrazine hydrate yang didahului dengan sintesis Graphene Oxide (GO) menggunakan metode Hummers yang telah dimodifikasi. Nanofiber rGO dikarakterisasi menggunakan spektroskopi Fourier Transformation-Infra Red (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), dan Spektrofotometer UV-Vis. Karakterisasi menggunakan FTIR memberikan informasi terkait keberadaan gugus OH dan gugus C=C dalam nanofiber. Karakterisasi SEM menampilkan perubahan morfologi nanofiber yang ditandai dengan peningkatan diameter fiber dari (239 tambah kurang 40) nm menjadi (324 tambah kurang 40) nm;(377 tambah kurang 30) nm; (416 tambah kurang 40) nm; hingga (446 tambah kurang 40) nm akibat penambahan PCBM secara berturut-turut sebesar 0,1 ml, 0,3 ml, 0,6 ml, dan 0,9 ml. Peningkatan diameter diduga memberi pengaruh yang cukup signifikan pada sifat optik nanofiber rGO yang diwakili oleh parameter optik berupa indeks bias kompleks, konstanta dielektrik kompleks, dan konduktivitas optik. Penentuan indeks bias kompleks dan konstanta dielektrik kompleks menggunakan relasi Transformasi Kramers-Kronig dengan data awal berupa absorbansi. Dari pengukuran menggunakan Spektrofotmeter UV-Vis, diketahui bahwa penambahan PCBM menyebabkan absorbansi nanofiber meningkat. Peningkatan absorbansi menunjukkan penurunan transparansi nanofiber yang juga dikonfirmasi melalui data FTIR dengan transmitansi hanya sebesar 10 persen setelah ditambahkan PCBM. Penurunan transparansi ini juga diketahui melalui perhitungan koefisien ekstingsi yang mencapai 0,04 pada rentang energi di bawah 2 eV setelah ditambahkan PCBM sebanyak 0,9 ml. Analisis lebih lanjut, diketahui bahwa konduktivitas optik nanofiber meningkat secara signifikan pada rentang energi 1,5 eV sampai 3,5 eV seiring dengan penambahan PCBM, yakni dari 22 S/cm hingga 80 S/cm. Perubahan konduktivitas optik berkaitan dengan perubahan jumlah elektron yang diprediksi melalui f-sum rule dan diestimasi sebesar 48 S/cm untuk rentang energi 1,5 eV sampai 3,5 eV dan 34 S/cm untuk rentang energi 3,5 eV sampai 6 eV. Peningkatan konduktivitas optik pada energi rendah mengindikasikan bahwa nanofiber yang dibuat bersifat lebih konduktif yang diduga akibat perpindahan elektron dari PCBM.

Reduced Graphene Oxide (rGO) nanofiber with additional of Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester (PCBM) has been fabricated by electrospinning technique and using polyvinyl alcohol (PVA) as a nanofiber matrix. RGO was obtained from graphene oxide (GO) that was prepared by Hummers method with some modification and chemical reduction done using hydrazine hydrate. Nanofiber then characterized by Fourier Transformation-Infra Red (FTIR) spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and UV-Vis Spectrophotometer. FTIR spectroscopy confirmed the presence of OH group and C=C group. Furthermore, SEM showed the change of nanofiber morphology which is marked by the increasing of fibres diameter from (239 plus minus 40) nm to (324 plus minus 40) nm; (377 plus minus 30) nm; (416 plus minus 40) nm; until (446 plus minus 40) nm due to the additional of PCBM from 0.1 ml, 0.3 ml, 0.6 ml, and 0.9 ml, respectively. This is offering the significant influence to optical properties of rGO nanofiber which can be represented by complex refractive index, complex dielectric constant, and optical conductivity. Kramers-Kronig transformation has been employed to calculate complex refractive index and complex dielectric constant using the absorbance data that obtained from UV-Vis spectrophotometer. The absorbance of nanofiber was increased due to the additional of PCBM and show that the transparency of nanofiber is decreased as confirmed by FTIR with transmittance about 10% after PCBM was added. This behaviour is consistent with extinction coefficient in which its value is increased up to 0.04 at the energy range lower than 2 eV after the addition of 0.9 ml PCBM. The optical conductivity of nanofiber was significantly increased on the energy range of 1.5 eV to 3.5 eV along with the additional of PCBM, i.e. from 22 S/cm up to 80 S/cm. The change of optical conductivity is related to the change of electron in which predicted by f-sum rule and estimated about 48 S/cm for energy range 1.5 eV to 3.5 eV and 34 S/cm for energy 3.5 eV to 6 eV. The increases of optical conductivity on lower energy indicate that nanofiber is more conductive which may due to the transfer of electrons from PCBM.

Kata Kunci : rGO, Nanofibers, Optical Properties, Kramers-Kronig Transformation, f-sum rule