KAJIAN MAGNETORESISTANSI NANOPARTIKEL GREEN-SYNTHESIZED Fe3O4 DAN POTENSINYA SEBAGAI LABEL PADA BIOSENSOR GMR

NI'MATIL MABARROH, Dr.Eng. Edi Suharyadi, S.Si., M.Eng.

2021 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Telah dilakukan pendeteksian label nanopartikel green- synthesized Fe3O4 dan biomolekul menggunakan sensor GMR Spin Valve dengan struktur [Ta(2nm)/Ir20Mn80(10nm)/Co90Fe10(3nm)/Cu(2,2nm)/Co84Fe10B4(10nm)/Ta(5nm)]. Sensor yang digunakan difabrikasi dengan metode RF magnetron sputtering dan menunjukkan nilai magnetoresistansi (MR) sebesar 5,7%. Tujuan dari penelitian ini yakni mengetahui respon sensor GMR terhadap label magnetik berbasis green synthesis dan biomolekul. Metode yang digunakan untuk menyintesis nanopartikel magnetite Fe3O4 dan Fe3O4/PEG yakni kopresipitasi dengan penambahan agen bioreduksi yang berasal dari ekstrak daun Moringa oleifera (MO). Hasil karakterisasi X-ray diffraction (XRD) menunjukkan bahwa nanopartikel Fe3O4 memiliki kristalinitas tinggi dengan struktur face centered cubic (FCC). Sementara itu, hasil pengujian sifat magnet menggunakan vibrating sample magnetometer (VSM) menunjukkan magnetik saturasi (Ms), magnetisasi remanen (Mr), dan medan koersifitas (Hc) sebesar 77,7 emu/g, 7,2 emu/g, dan 50,5 Oe untuk nanopartikel Fe3O4, dan 49,9 emu/g, 5,7 emu/g, dan 65,5 Oe untuk nanopartikel Fe3O4/PEG. Tenik pengujian terhadap label magnetik dan biomolekul dilakukan secara real time dengan sistem terintegrasi jembatan Wheatstone dan Helmholtz Coil sebagai sumber medan magnet. Hasil pendeteksian menunjukkan bahwa sensor mampu membedakan secara jelas keempat jenis nanopartikel label yang diuji dan cenderung menunjukkan linearitas yang tinggi, Seiring meningkatnya konsentrasi label magnetik dan biomolekul streptavidin, perubahan tegangan keluaran semakin meningkat. Namun sebaliknya untuk pengujian biomolekul amylase, perubahan tegangan keluaran semakin menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi enzim amylase. Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh, disimpulkan bahwa performa nanopartikel magnetik green-synthesized Fe3O4 mampu bersaing dengan nanopartikel magnetik Fe3O4 sebagai label magnetik pada biosensor GMR.

The detection of labels of green-synthesized Fe3O4 nanoparticles and biomolecules using a Spin Valve GMR sensor with the structure [Ta(2nm)/Ir20Mn80(10nm)/Co90Fe10(3nm)/Cu(2,2nm)/Co84Fe10B4(10nm)/Ta(5nm)] has been successfully carried out. The sensor used was fabricated by the RF magnetron sputtering method and showed a magnetoresistance (MR) value of 5.7%. The purpose of this study is to determine the response of the GMR sensor to labels based on green synthesis and biomolecules. The method used to synthesize magnetite Fe3O4 and Fe3O4/PEG nanoparticles is coprecipitation with the addition of a bioreducing agent derived from Moringa oleifera (MO) leaf extract. The results of X-ray diffraction (XRD) characterization showed that Fe3O4 nanoparticles had high crystallinity with a face centered cubic (FCC) structure. The results of the magnetic properties test using a vibrating sample magnetometer (VSM) showed magnetic saturation (Ms), remanent magnetization (Mr), and coercive field (Hc) of 77.7 emu/g, 7.2 emu/g, and 50.5 Oe for Fe3O4 nanoparticles, and 49.9 emu/g, 5.7 emu/g, and 65.5 Oe for Fe3O4/PEG nanoparticles. Detection techniques for magnetic labels and biomolecules are carried out in real time with an integrated system of the Wheatstone bridge and Helmholtz Coil as a source of magnetic fields. The results show that the sensor is able to clearly distinguish the four types of labeled nanoparticles tested and tends to show high linearity. As the concentration of magnetic labels and streptavidin biomolecules increases, the output voltage changes further. On the other hand, for the test of amylase biomolecules, the output voltage decreases as the amylase enzyme concentration increases. Based on the research results that have been obtained, it is concluded that the performance of green-synthesized Fe3O4 magnetic nanoparticles is able to compete with Fe3O4 magnetic nanoparticles as a magnetic label on GMR biosensors.

Kata Kunci : Giant magnetoresistance, biosensor, green synthesis, magnetite, Moringa Oleifera, spin-valve