Kajian Penggunaan Spektroskopi Raman Untuk Karakterisasi Konsentrasi Larutan Metanol-Akuades Dan Struktur Bahan Dalam Bentuk Padatan Berbasis Graphene

Lilis Rachel Yohana, Dr. Iman Santoso, S.Si., M.Sc.

2025 | Skripsi | FISIKA

Telah dilakukan penelitian spektroskopi Raman untuk karakterisasi konsentrasi larutan metanol-akuades dan struktur bahan dalam bentuk padatan berbasis graphene. Spektroskopi Raman menjadi teknik analitik non-destruktif yang populer beberapa tahun terakhir. Spektroskopi Raman menggunakan hamburan cahaya inelastis dari suatu sampel untuk mengukur mode vibrasi energi sampel tersebut. Spektrum Raman pada larutan metanol-akuades menunjukkan puncak khas yang terkait dengan getaran molekulnya, yaitu pada bilangan gelombang sekitar 1013 cm^(-1), 1461,2 cm^(-1), 2833,8 cm^(-1), 3397 cm^(-1), dan 3397 cm^(-1). Intensitas pada keempat bilangan gelombang pertama meningkat seiring bertambahnya konsentrasi metanol pada larutan, sedangkan intensitas pada bilangan gelombang 3397 cm^(-1) berkurang karena bilangan gelombang ini merupakan bilangan gelombang karakteristik dari akuades yang konsentrasi dalam larutan semakin berkurang. Serbuk graphene oxide (GO) 100 mesh, graphene oxide (GO) 200 mesh, dan reduced graphene oxide (rGO) di karakterisasi menggunakan rasio I_D/I_G yang diperoleh dari spektrum Raman untuk menentukan tingkat cacat dalam material dan ukuran kristalit. Hasil ratio I_D/I_G yang didapatkan pada graphene oxide (GO) 100 mesh, graphene oxide (GO) 200 mesh, dan reduced graphene oxide (rGO) memiliki nilai 0,65, 0,76, 1,24, sedangkan nilai kristalit (L_a) pada masing-masing sampel adalah 29,6 nm, 25,3 nm, dan 15,5 nm. Hasil ini menunjukkan bahwa rasio I_D/I_G berbanding terbalik dengan ukuran kristalit dan berbanding lurus dengan tingkat kecacatan struktur graphene. Karakterisasi jumlah layer thin film graphene pada substrat Ni dapat diukur dengan menggunakan rasio I_2D/I_G serta nilai FWHM pada puncak 2D. Thin film graphene pada subtrat Ni memiliki nilai rasio I_2D/I_G sebesar 0,9 dan nilai FWHM pada puncak 2D sebesar 78,904 cm^(-1). Berdasarkan hasil ini mengindikasikan thin film graphene pada substrat Ni adalah multilayer. Oleh karena itu, penelitian ini membuktikan bahwa spektroskopi Raman dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi pada suatu larutan metanol-akuades; kecacatan struktur dan ukuran kristalit pada serbuk berbasis graphene oxide; dan jumlah layer  pada thin film graphene pada substrat Ni. 

A Raman spectroscopy study was conducted to characterize the concentration of methanol-aquades solutions and the structure of graphene-based solid materials. Raman spectroscopy has become a popular non-destructive analytical technique in recent years. It utilizes inelastic light scattering from a sample to measure its vibrational energy modes. The Raman spectra of methanol-aquades solutions show characteristic peaks related to molecular vibrations at wavenumbers around1013 cm^(-1), 1461,2 cm^(-1), 2833,8 cm^(-1), 3397 cm^(-1), dan 3397 cm^(-1). The intensities of the first four peaks increase with increasing methanol concentration in the solution, while the intensity at 3397 cm^(-1) decreases since this wavenumber is characteristic of aquades, whose concentration decreases in the solution. Graphene oxide (GO) powder of 100 mesh, 200 mesh, and reduced graphene oxide (rGO) were characterized using the I_D/I_G ratio obtained from their Raman spectra to determine the defect level in the material and the crystallite size. The resulting I_D/I_G ratios for GO 100 mesh, GO 200 mesh, and rGO were 0.65, 0.76, and 1.24, respectively, while the crystallite sizes (L_a) were 29.6 nm, 25.3 nm, and 15.5 nm. These results indicate that the I_D/I_G ratio is inversely proportional to crystallite size and directly proportional to the degree of structural defects in graphene. The number of layers in thin film graphene on a Ni substrate can be measured using the I_2D/I_G ratio and the FWHM value of the 2D peak. The thin film graphene on the Ni substrate exhibited an I_2D/I_G ratio of 0.9 and an FWHM of 78.904 cm^(-1) at the 2D peak. These results indicate that the thin film graphene on the Ni substrate is multilayer. Therefore, this study demonstrates that Raman spectroscopy can be used to determine the concentration of methanol-aquades solutions; the defect level and crystallite size of graphene oxide-based powders; and the number of layers in thin film graphene on Ni substrates.

Kata Kunci : Graphene, reduced graphene oxide (rGO), thin film, crystallite size, quantitative analysis, methanol-aquades, Raman spectroscopy.