PENGARUH Ni DAN SUHU ANNEALING TERHADAP STRUKTUR DAN SIFAT KEMAGNETAN NANOPARTIKEL MANGAN NIKEL FERIT (Mn1-xNixFe2O4) UNTUK POTENSI APLIKASI HYPERTHERMIA

HERDIMAN, Dr. Edi Suharyadi, M.Eng.

2019 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Nanoprtikel spinel ferrite Mn1-xNixFe2O4 (x=0,2 sampai 0,8) telah berhasil disintesis dengan menggunakan metode kopresipitasi dan variasi suhu annealing 400 oC, 600 oC, 800 oC, dan 1000 oC. Pola difraksi XRD mengkonfirmasi telah terbentuknya fasa spinel ferrite Mn1-xNixFe2O4. Ukuran kristalit nanopartikel memiliki rentang nilai dari (2,7 plus minus 0,1) nm hingga (23,5 plus minus 0,1), menunjukan tren menurun dengan meningkatnya konsentrasi Ni karena keelektronegativan Ni yang lebih tinggi. Peningkatan suhu annealing meningkatkan ukuran kristalit (14,8 plus minus 0,1) nm hingga (49,3plus minus 0,1) nm. Parameter kisi memiliki rentang nilai dari (8,48 plus minus 0,06) angstromhingga (8,69 plus minus 0,36) angstrom akibat subtitusi Ni pada site tetrahedral. Gambar morfologi dari transmission electron microscope (TEM) menunjukkan bahwa nanopartikel mengalami aglomerasi. Perlakuan suhu annealing dapat menurunkan aglomerasi. Spektra FTIR mengkonfirmasi adanya transmisi pada bilangan gelombang di sekitar 440 cm-1 dan 580 cm-1 pada site tetrahedral dan oktahedral. Hasil pengujian sifat magnetik pada suhu ruang menunjukan sifat soft magnetik. Magnetisasi maksimum cenderung meningkat dengan meningkatnya Ni dengan rentang nilai 4,4 emu/gram hingga 24,5 emu/gram. Magnetisasi maksimum meningkat sebagai akibat subtitusi Ni pada site oktahedral. Magnetisasi maksimum cenderung meningkat dengan meningkatnya suhu annealing dalam rentang nilai 11,7 emu/gram hingga 20,7 emu/gram. Laju absorbsi spesifik (SAR) memilki rentang nilai 56,7 mW/gram hingga 92,4 mW/gram. Nilai SAR yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh magnetisasi maksimum dan konsntanta anisotropi.

Nanocrystalline mixed spinel ferrite of Mn1-xNixFe2O4 (x= 0.2 to 0.8) have been successfully synthesized via coprecipitation method and sintered under different temperatures of 400 oC, 600 oC, 800 oC, and 1000 oC. The X-ray diffraction (XRD) patterns confirmed the formation of cubic spinel structure. The crystallite sizes of nanoparticles were found in range of (2,7 plus minus 0,1) nm to (23,5 plus minus 0,1) nm and decreases by increasing Ni concentration deu to the higher electronegativity of Ni. Increasing annealing temperature gave large crystallite size ranging from (14,8 plus minus 0,1) nm to (49,3 plus minus 0,1) nm. The lattice parameter ranges from (8.48 plus minus 0.06) angstrom to (8.69 plus minus 0.36) angstrom due to Ni substitution in the tetrahedral site. Morphological images of the transmission electron microscope (TEM) show that the nanoparticles undergo agglomeration and Annealing temperature treatment can reduce the agglomeration. The FTIR spectra confirm the existence of stretching vibrations in wave numbers around 440 cm-1 and 580 cm-1 at tetrahedral and octahedral sites. The room temperature magnetic measurement confirmed that sample nanoparticles were soft ferrimagnetic materials. The Maximum magnetization tends to increase with increasing Ni in the range of 4.4 emu / gram to 24.5 emu / gram. Maximum magnetization increases as a result of Ni substitution at the octahedral site. Maximum magnetization tends to increase with increasing annealing temperature in the range of 11.7 emu / gram to 20.7 emu / gram. The specific absorption rate (SAR) has a range of 56.7 mW / gram to 92.4 mW / gram. The SAR value obtained is strongly influenced by maximum magnetization and anisotropic constants.

Kata Kunci : manganese nickel ferrite (MnNi-Fe2O4), annealing temperature, crystal structure, magnetic properties, hyperthemia.