Material optic memberikan hasil daya serap rendah dan nonlinearitas optic tinggi sehingga sifat ini penting untuk dimanfaatkan sebagai pengembangan Teknologi fotonik dan optoelektronik. Kemampuannya ini digunakan untuk memanipulasi cahay secara efisien sehingga dapat digunakan pada berbagai aplikasi seperti fotonik, sel surya, dan fotokatalisis.
Material yang ukurannya diubah menjadi nano memiliki sifat yang unik, seperti memberikan efek pembatasan kuantum. Nanostruktur dari material ini menawarkan keuntungan signifikan dibandingkan material lainnya, selain itu dapat meningkatkan kesesuaiannya untuk beragam aplikasi Teknologi. Salah satu nanopartikel yang sering dilirik yaitu titanium dioksida (TiO2) karena berbasis semikonduktor dan memiliki lebar celah pita (~3,2 eV), serta area aplikasi yang luas. Nanopartikel ini digunakan dalam sel surya, lapisan pelindung, katalisis, dan fotokatalisis.
Pada investigasi sebelumnya, material NLO-TiO2 dibuat dalam beberapa bentk, termasuk nanopartikel, film tipis, dan nanokomposit. Namun eksplorasi lebih lanjut masih dibutuhkan seperti sintesis melalui metode ablasi laser. Tujuan utama penelitian ini adalah menyelidiki secara eksperimental sifat NLO dari nanopartikel TiO2 yang disintesis melalui ablasi laser. Hal ini bertujuan untuk mengkarakterisasi partikel menggunakan teknik spektroskopi UV-Vis, EDX. TEM, dan ICP, untuk kemudian dianalisis perilakunya menggunakan laser femtosecond dan teknik Z-Scan.
Pada penelitian ini, nanopartikel TiO2 akan disintesis menggunakan teknik abalasi laser harmonik Nd-YAG. Material target TiO2 akan direndam dan kemudian laser akan dioperasikan pada panjang gelombang 532 nm dengan durasi pita pulsa 10 nx dan lagu pengulangan 10 HZ. Proses ablasi dilakukan selama durasi waktu yang bervariasi yaitu, 5,10 dan 15 menit untuk mengontrol ukuran dan konsentrasi nanopartikel. Proses stirring kemudian akan dilakukan untuk memastikan distribusi yang seragam selama proses berlangsung.
Material yang telah dianalisis, selanjutnya akan diuji melalui spektroskopi UV-Vis untuk mengetahui penyerapan optic koloid nanopartikel TiO2 pada rentang panjang gelombang 200 hingga 1100 nm. Selanjutnya uji TEM dilakukan untuk mengetahui terkait distribusi ukuran dan morfologi nanopartikel, yang menunjukkan ukuran mulai dari 8,3 nm hingga 19,1 nm. Uji selanjutnya yaitu Inductively Coupled Plasma (ICP) dan XRD untuk mengetahui unsur dan pengukuran konsentrasi nanoaprtikel TiO2. Property optic nonlinear (NLO) diselidiki menggunakan teknik Z-scan dengan memanfaatkan pulsa laser femto pada berbagai panjang gelombang eksitasi (750 hingga 850 nm) dan daya insidien.
Melalui pengujian dan karakterisasi, pada uji UV-VIS memberikan hasil bahwa sifat optic menjadi lebih bervariasi seiring waktu ablasi, yang mengonfirmasi keberhasilan sintesis nanopartikel TiO2 dengan karakteristik berbeda berdasarkan kondisi sintesisnya. Nilai maksimum optic nonlinear tercatat sebesar 4,93 x 10-9 cmW dan untuk nilai indeks NLR adalah 15,39 x 10-15 cm2/W yang diamai pada panjang gelombang eksitasi 800 nm, daya insiden 0,6 W, dan waktu ablasi 15 menit. Penelitian ini menemukan bahwa konsentrasi dan ukuran rata-rata nanopartikel TiO2 dapat mempengaruhi perilaku pembatas optiknya secara signifika. Temuan ini menunjukkan bahwa nanopartikel TiO2 yang disintesis melalui proses ablasi laser menunjukkan sifat optic nonlinear yang menjanjikan, sehingaa cocok untuk aplikasi tingkat lanjut dalam fotonik dan optoelektronik.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Fatma Abdel Samad, Mohammed Ali Jasim, Alaa Mahmoud, Yasmin Abd El-Salam, Hamza Qayyum, Retna Apsari, Tarek Mohamed. Nanomaterials
