51����

Pengaruh metode preparasi sol-gel terhadap perilaku mikrostruktur dan sifat termal serbuk hidroksiapatit mesopori berukuran nano telah diteliti dalam penelitian ini. Serbuk disintesis menggunakan teknik sol-gel, dengan preparasi dilakukan pada berbagai suhu: suhu ruang, 100°C, dan 400°C. Analisis FTIR menunjukkan adanya gugus hidroksil (3423,91 cm⁻¹ hingga 3600 cm⁻¹), yang berkaitan dengan getaran regangan hidroksil (OH), serta ion fosfat (1102,31 cm⁻¹ hingga 1644,17 cm⁻¹), yang menunjukkan getaran regangan P�O. Hal ini mengindikasikan keberadaan gugus fungsi PO₄³⁻ dan mengonfirmasi terbentuknya hidroksiapatit. Sifat termal dipelajari menggunakan DSC-TG dan memberikan informasi penting mengenai transisi fasa seperti pelelehan, kristalisasi, entalpi termal, dan kapasitas panas jenis. Analisis XRD mengonfirmasi bahwa seluruh material merupakan serbuk hidroksiapatit mesopori berukuran nano dengan sel satuan kubik berpusat muka (face-centered cubic) dalam sistem kisi heksagonal. Konstanta kisi yang diperoleh adalah a = b = 0,942 nm dan c = 0,588 nm; hasil ini ditentukan melalui analisis cermat menggunakan rumus jarak antarbidang yang sesuai. Selanjutnya, topologi permukaan dan komposisi unsur dianalisis menggunakan SEM-EDX, termasuk rasio atom unsur dalam serbuk hidroksiapatit mesopori berukuran nano. Rasio Ca/P ditemukan sekitar 1,63 dan 1,73 masing-masing untuk sampel yang diberi perlakuan suhu 100°C dan 400°C. Kedepan, serbuk hidroksiapatit mesopori berukuran nano yang disintesis dengan metode sol-gel berpotensi dipersiapkan sebagai bahan baku adsorben limbah.

Sifat-sifat dan karakteristik hidroksiapatit mesopori berukuran nanopartikel

Hidroksiapatit (HAp) mesopori berukuran nanopartikel merupakan material kalsium fosfat dengan rumus kimia Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ yang memiliki karakteristik fisikokimia unggul akibat kombinasi ukuran nano dan struktur berpori menengah (2�50 nm). Pada skala nanopartikel, ukuran kristalit umumnya kurang dari 100 nm sehingga menghasilkan luas permukaan spesifik yang tinggi dan meningkatkan reaktivitas permukaan. Secara kristalografi, hidroksiapatit umumnya mengkristal dalam sistem heksagonal dengan parameter kisi yang mendekati nilai stoikiometri, serta rasio Ca/P teoritis sebesar 1,67. Namun, pada material nanopartikel, rasio ini dapat sedikit menyimpang tergantung metode sintesis dan suhu perlakuan panas, yang pada akhirnya memengaruhi tingkat kristalinitas dan stabilitas struktur. Karakteristik utama hidroksiapatit mesopori terletak pada keberadaan pori dengan diameter antara 2�50 nm yang terdistribusi pada permukaan maupun di dalam partikel. Struktur mesopori ini secara signifikan meningkatkan luas permukaan spesifik dan menyediakan lebih banyak situs aktif untuk interaksi kimia. Morfologi partikel dapat berupa sferis, batang (rod-like), atau agregat granular, tergantung pada metode sintesis seperti sol-gel, presipitasi, atau hidrotermal. Permukaan yang relatif kasar dan berpori mendukung proses adsorpsi, difusi molekul, serta interaksi ionik. Secara kimia, hidroksiapatit mengandung gugus fosfat (PO₄³⁻), gugus hidroksil (OH⁻), dan ion kalsium (Ca²⁺) yang berperan penting dalam mekanisme pertukaran ion dan substitusi unsur. Kehadiran gugus-gugus fungsi ini memungkinkan terjadinya modifikasi kimia melalui substitusi ion seperti Mg²⁺, Zn²⁺, atau Sr²⁺, sehingga sifat biologis maupun mekaniknya dapat ditingkatkan. Selain itu, struktur mesopori mempermudah difusi molekul ke dalam matriks partikel sehingga meningkatkan efisiensi dalam aplikasi sebagai adsorben atau sistem penghantar obat. Dari segi sifat termal, hidroksiapatit nanopartikel relatif stabil hingga suhu tinggi, meskipun peningkatan suhu kalsinasi umumnya menyebabkan kenaikan kristalinitas dan pertumbuhan ukuran kristalit. Pada suhu tertentu dapat terjadi transformasi fasa atau dehidroksilasi parsial yang memengaruhi struktur kristal. Luas permukaan yang tinggi pada nanopartikel juga menyebabkan energi permukaan lebih besar, sehingga stabilitas termalnya sedikit lebih rendah dibandingkan bentuk bulk. Dalam aspek mekanik, serbuk hidroksiapatit mesopori memiliki densitas relatif rendah dan mudah dipadatkan atau dikombinasikan dengan matriks polimer maupun keramik lain untuk membentuk komposit. Ukuran nano memungkinkan distribusi partikel yang lebih homogen dalam matriks, sehingga meningkatkan kekuatan tekan dan ketahanan aus pada material komposit.

Dengan demikian, kombinasi ukuran nanopartikel dan struktur mesopori memberikan hidroksiapatit sifat unik berupa luas permukaan tinggi, reaktivitas kimia besar, kemampuan adsorpsi yang baik, serta bioaktivitas unggul. Karakteristik ini menjadikan hidroksiapatit mesopori nanopartikel sangat potensial untuk aplikasi biomedis, lingkungan, maupun sebagai bahan komposit fungsional.

Penulis:  Jan Ady

Informasi tentang Pengaruh preparasi sol-gel terhadap mikrostruktur dan sifat termal serbuk hidroksiapatitmesoporiberukurannanopartikel:

 (To cite this article: Jan Ady et al  in PAPERS IN PHYSICS, VOL. 18, ART. 180001 (2026) dengan judul �