LAPORAN AKHIR M2

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA MATERIAL II

MODUL 2.2 Spektroskopi Surface Pas!o" Reso"a"ce #SPR$

Se!ester %e"ap Ta&u" A'ara" 2()*+2(),

Keo!pok Praktiku!

- K+

Na!a

- Mea"/ Putri

NPM

- )0()(1)1((2

Na!a Part"er

- S&eia Sakki/a"a"3a

NPM Part"er

- )0(1)()1((20

Na!a Part"er

- Fari3 Latief

NPM Part"er

- )0(1)()1(((,

Hari4Ta"55a Praktiku!

- Seasa6 )( 7 )8 Mei 2(),

9a! Praktiku!

- )1.(( : )*.(( ;I<

Asiste" Praktiku!

-
Hari4 ari4 Ta"55 "55a Pe"/ Pe"/eera&a" a&a" Lapo Lapora ra" "

- Sea Seasa sa66 20 Mei 2(), (),

PRO%RAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PEN%ETAHUAN ALAM UNI=ERSITAS PAD9AD9ARAN 2(),

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.













I.

II.

Tu'ua" 1. Memaham Memahamii penggun penggunaan aan softwa software re WinSp WinSpall all 2. Memahami Memahami peristiwa peristiwa Attenua Attenuation tion Tot Total al Reflection Reflection (AT (ATR) 3. Menentukan Menentukan nilai ineks ineks !ias an kete!alan kete!alan lapisan lapisan tipis Teori Dasar ). Pe!> Pe!>ia iasa sa" " ?a& ?a&a/ a/a a "em!iasan caha#a aalah pem!elokan caha#a ketika !erkas caha#a

melewati !iang !atas ua meium #ang !er!ea !iasn#a

$am!ar 1. Muka gelom!ang paa peristiwa pem!iasan %easarkan &ukum Snellius ' a. %ila %ila se!erkas se!erkas caha#a caha#a ipant ipantulk ulkan an maka maka suut pantu pantull akan sama engan engan suut atang. an sinar atang sinar pantul an garis normal !eraa paa satu !iang atar . θ

!. *ika caha#a i!iaskan maka ' n1 sin •

*ika n1 , n2 maka

θ

1

-

θ

+

1

2

n2 sin

θ

2

maka laun#a akan kecil. /aha#a

atang ari meium #ang le!ih rapat sehingga sinar !ias menekati garis normal. •

Seangkan ika *ika n 1 - n2 maka maka

θ

1

,

θ

 maka laun#a

2

!esar. /aha#a /aha #a atang ari meium rapat ke meium kurang rapat sehingga sinar !ias akan menauhi garis normal c. n1 sin θ 1 + n2 sin θ 2













Surfa Surface ce plasm plasmon on Reso Resona nanc ncee aal aalah ah feno fenome mena na reson resonan ansi si anta antara ra gelom! gelom!ang ang caha#a caha#a an elektr elektron0 on0ele elektro ktron n paa paa logam logam #ang #ang mengha menghasilk silkan an osilasi elektron0elektron elektron0elektron i permukaan permukaan logam #ang terkuantisasi. terkuantisasi. "lasmon "lasmon seniri seniri iartikan iartikan se!agai osilasi terkuantisasi terkuantisasi ari elektron0elek elektron0elektron tron alam suatu suatu mei meium um kon konuk ukti tif. f. "lasm "lasmon on "erm "ermuk ukaan aan uga uga ike ikena nall se!ag se!agai ai permukaan

plasmon

polaritons



aalah

permukaan

gelom!ang

elektromagnetik #ang meram!at alam arah paralel logam atau ielektrik atau logam atau akum) antarmuka. arena gelom!ang aalah paa !atas logam an meia eksternal (uara atau air misaln#a) osilasi ini sangat peka terhaap peru!ahan !atas ini seperti asorpsi molekul ke permukaan logam. alam konsep kuantum plasmon sering iangap se!agai kuasi partikel #ang analogi eng engan an foto foton n an an fono fonon. n. sil silasi asi elek elektro tron n terse! terse!ut ut sanga sangatt !erp !erpen enga garu ruh h terhaap permukaan !ahan ise!a!kan oleh a!sorpsi molekul i permukaan. $elom!ang $elom!ang elektromagn elektromagnetik etik #ang menalar menalar alam meium engan engan ineks !ias n secara matematis mean listikn#a apat ituliskan se!agai

E= E 0 e

jωt − j k .r

= E e jωt − j k x − j k y − j k z x

y

z

0

%ilangan %ilangan gelom!ang gelom!ang

k

arahn#a paralel terhaap peram!atan gelom!ang

an !esarn#a aalah

k =√ k k x + k y + k z= n 2

2

2

2 π

λ

=n

ω c

Refleks Refleksii gelom! gelom!ang ang iantara iantara ua meium meium engan engan ineks ineks !ias !ias n1 a an n2 engan menggap

k z= 0

 menurut hukum Snellius

n1 sin α =n2 sin β atau

k x 1 =k x 2 ≡ k x k













2

2

k y 2= nn 1

( ) ( 2 π

2

λ

2

n2 2

n1

2

)

−sin α

>

sin α

engan engan mengas mengasums umsika ikan n n1 - n2 terli terliha hatt !ahw !ahwaa

!ernilai negatif sehingga

k y

n2 n1  ruas kanan

!ernilai imainer. alam meium 2 menalar

se!uah gelom!ang #ang paralel terhaap permukaan −

E2= E 0 e

k y 2 y

e

jωt − j k x x

engan amplituo mean listrik meluruh secara eksponensial paa arah0 y arah0 y.. 4#atalah !ahwa paa meium 2 terai gelom!ang evanescent .

$am!ar 2. Refleksi caha#a engan suut atang

α

paa ua meium n1

an n2 "aa !iang !atas ielektrik5logam ketika se!uah !erkas atang ari meium ielektrik engan suut atang #ang le!ih !esar ari suut kritis intensitas caha# caha#aa pant pantul ul menc mencap apai ai maks maksim imum um an an tera teraii kon konisi isi Total Total Internal Internal Reflection (T6R) Reflection (T6R) #aitu keaaan imana tiak aa gelom!ang #ang i!iaskan. "emantulan total han#a apat terai paa satu nilai suut kritis saa iatas nilai suut kritis akan terai pemelahan atau pengurangan intensitas sinar pantul. onisi ini ise!ut Attenuated Total Total Reflection (AT (ATR). Surface Surface













$am!ar 3. Mekanisme penalaran gelom!ang paa S"R alam keaaan terse!ut i !iang !atas persam!ungan logam5ielektrik akan ter!entuk ter!entuk gelom!ang gelom!ang evanescent #ang #ang menem!us masuk ke alam meium loga logam. m. *ika *ika kon konisi isi reson resonan ansi si terp terpen enuh uhi i akan akan tera terai i reson resonan ansi si antar antaraa gelom!ang evanescent an an elektron0elektron !e!as i permukaan logam #ang menghasilkan mean listrik lokal an penetrasi gelom!ang evanescent #ang auh le!ih !esar. S#ar S#araat tera ain#a Surfa Surface ce Plas Plasmo mon n Reso Resona nanc ncee

(S"R (S"R)) aal aalah ah ekt ektor or

gelom! gelom!ang ang caha#a caha#a #ang #ang meram! meram!at at sepana sepanang ng !iang !iang !atas !atas sama sama engan engan ektor ektor gelom! gelom!ang ang plasmo plasmon n permuka permukaan an ( K ixix = K sp). 7ektor ktor gelom! gelom!ang ang plasmon permukaan han#a itentukan oleh permitiitas logam an !ahan ielektrikn#a ω ε d ε m 2 π ε d ε m = K sp= c ε d + ε m λ ε d + ε m

√

engan

εm

√

aalah permitiitas logam an

εd

aalah permitiitas !ahan













%erasarkan %erasarkan persamaan persamaan Ma8well Ma8well tim!uln#a tim!uln#a surface plasmon plasmon men#e!a!ka men#e!a!kan n kete!alan () an permitiitas (9) ari meium #ang !eraa isekitarn#a akan !eru!ah. Surface plasmon i!angkitkan oleh gelom!ang atang #ang terpolar terpolarisas isasii alam alam metoe metoe TM (Transverse Transverse Magnetude). Magnetude). *ika *ika gelom! gelom!ang ang atan atang g meng mengena enaii perm permuk ukaa aan n loga logam5 m5i iele elekt ktri rik k maka maka gelo gelom! m!an ang g akan akan mengalami transmisi an refleksi sesuai emam hukum Snellius. "anang gelom!ang #ang igunakan untuk eksitasi !eraa paa selang :3; < 12;; nm. =enomena S"R tiak apat teramati han#a engan men#inari suatu !iang !atas logam5ielektrik. leh karena itu iperlukan suatu prisma sehingga kur kuraa isp isper ersi si gelo gelom! m!an ang g caha caha# #a apa apatt iu! iu!ah ah kemi kemiri ring ngan ann# n#aa an an mengasilkan suatu perpotongan engan kura ispersi gelom!ang S"R. 1. Ko"fi5 Ko"fi5ura urasi si Otto Otto 3a" 3a" Kretsc Kretsc&!a &!a"" ""

$am!ar >. onfigurasi tto an retsmann "aa "aa konfig konfigura urasi si tto tto lapisan lapisan ielek ielektrik trik !eraa !eraa i antara antara prisma prisma an lapisan logam. /aha#a atang ari prisma an kemuian masuk ke alam meium ielektrik sehingga sehingga menghasilka menghasilkan n gelom!ang gelom!ang evanescent i i !iang !atas lapisan ielektrik5logam. $elom!ang S"R ter!entuk ter !entuk paa !iang !atas !at as terse!ut ika konisi resonansi terpenuhi. "aa konfigurasi retschmann lapisan sampel #ang ingin iukur apat langsung itaruh i atas lapisan emas. alam hal ini lapisan sampel ianggap se!agai lapisan ielektrikn# ielektrikn#a. a. alam konfigurasi konfigurasi retschmann retschmann film logam menguap ke !lok kaca. /aha#a itu aalah lagi menerangi ari kaca an















se!agian !esar aplikasi praktis. etika gelom!ang caha#a atang mengalami pemantulan internal total gelom!ang evanescent menalar menalar paa !iang !atas prisma5lapisan ielektrik engan ektor gelom!ang

(

k s=

ω √ ε c p

)

sin θ i

Agar Agar terai terai perpot perpotong ongan an kura kura isper ispersi si (  x =  sp) suut suut atang atang caha#a caha#a haruslah memenuhi persamaan εm εu 1 sin θi= √ ε p ε m + ε u

√

0. Soft Soft@a @are re ;i"s ;i"spa pa 

Salah Salah satu cara cara karakte karakterisa risasi si optic optic !ahan !ahan aalah aalah engan engan mengg mengguna unakan kan spektroskopi Surface Plasmon Resonance (S"R). Resonance (S"R). &asil #ang iapat !erupa kete!al kete!alan an an konsta konstanta nta ielek ielektri trik k !ahan !ahan serta serta menguk mengukur ur kinetic kinetic asor! asor!ss molekul paa suatu permukaan. ata #ang iapat ari teknik S"R aalah spektrum S"R #ang !erupa peru!ahan intensitas caha#a pantul (ATR) (ATR) se!agai fungsi ari suut atang (?-? c) seperti iperlihatkan paa gam!ar 3. engan menggunakan menggunakan program program W64S"A@ W64S"A@@ @ apat ilakukan fitting fitting ata spektrum spektrum S"R untuk menghasilkan parameter optik #ang !erupa kete!alan an inek !ias. Winspall aalah se!uah program perangkat lunak #ang igunakan untuk menghitung reflektifitas sistem multila#er optik engan meneteksi fenomena S"R sehingga apat menganalisis permukaan plasmon an apat mengetahui mengetahui













$am!ar . "rogram Winspall engan kura an tiga !agian penting ari kura "aa resonansi plasmon kita apat menentukan tiga aerah #ang sangat menarik. 1. Suu Suutt pemant pemantul ulan an semp sempur urna na Merupakan Merupakan suut suut refleksi refleksi total #ang posisin#a posisin#a !ergantun !ergantung g paa permitiitas permitiitas meium prisma an logam5ielektrik i!awahn#a. 2. Suu Suutt reso resona nans nsii Merupakan nilai utama #ang ingin itentukan paa perco!aan ini 3. @e!a @e!arr plas plasm mon @e!ar plasmon !ergantung paa permitiitas imainer ari logam. "lasmon siler kuran#a auh le!ih taam an sempit i!aningkan plasmon emas. @e!ar plasmon !iasan#a ise!a!kan oleh heterogenitas.













1. "eran erang gkat

komp omputer uter

eng engan an

soft softwa ware re

Winspa nspall ll

ig igunak unakan an

untu untuk k

menghi menghitun tung g reflekt reflektifit ifitas as sistem sistem multil multila#e a#err optik optik engan engan menet meneteks eksii fenome fenomena na S"R S"R sehing sehingga ga apat apat mengan menganali alisis sis permuka permukaan an plasmo plasmon n an apat mengetahui kete!alan an ineks !ias suatu logam5ielektrik. 2. ata ata mentah hasil hasil penguku pengukuran ran S"R iguna igunakan kan se!agai se!agai o!ek o!ek #ang #ang akan icari kete!alan an nilai ineks !ahann#a.

1.2.

Prose3ur Perco>aa"

1. Mem!u Mem!uka ka apli aplika kasi si Win WinSp Spall all 2. Memilih Memilih scan scan kemu kemuia ian n pilih pilih loa loa 3. Memili Memilih h ata ata penguk pengukur uran an atau ata #ang #ang akan akan ifitt ifittin ing g kur kuraa (ata (ata 1 $ol) kemuian pilih close >. Memilih Memilih simul simulatio ation n kemuian kemuian memili memilih h paramete parameter r . Mengklik Mengklik B Cit Cit Simulatio Simulation0 n0 "arameterB "arameterB untuk untuk mengin menginputka putkan n nilai kete!alan() i  r ari prisma Au /r an uara. prisma ' +; nm r + 3>; i+ ; /r

' + nm

r + 0D1



i+ 11



Au ' +>E nm r + 012F i+ 13 Thiol ' + nm r + 2 i+ ; "olimer ' +; nm r + 2E i+ 1 Gara ' +; nm r + 1 i+ ; :. Memilih Memilih simulat simulation ion kemui kemuian an pilih kem!al kem!alii simulat simulation ion an pilih pilih manual manual terle!ih ahulu. D. =ittin =itting g kura kura (seseu (seseuaika aikan n garis merah merah engan engan garis hitam hitam paa tampila tampilan n kur kura) a) untu untuk k men menap apatk atkan an kur kuraa #ang #ang sesua sesuaii u!ah u!ah param paramete eterr #ang #ang se!elumn#a telah iinputkan.













11. 11. *ika *ika hasil hasil fitting fitting kura kura inila inilaii suah suah !agus !agus maka maka simpan simpan hasil fitting fitting engan menggunakan snipping tool. 12. Gntuk mengetahui mengetahui nilai suut #ang ter!entuk pilih simulation simulation kemuian kemuian pilih ealuation an pilih min0ata. 13. ata pengukuran pengukuran #ang telah i fitting uga isimpan isimpan engan memilih memilih sae as kemuian sae. 1>. Glangi proseur nomor 2 s5 13 untuk ata pengukuran #ang #ang !er!ea.

I=.

Pe"5oa&a" Data

0.).

Data Pe Pe"5a!ata"













%o3 )

%o3 2

%o3 0















0.). 0.).2. 2. %o3 %o3  T& T&io io %o3  T&io )













%o3  T&io *













%o3  T&io  Poi!er 0













A. %o3 #Para!eter Au$
Kete>aa" #"!$

$ol 1

I"3eks >ias

>.;E

Rea 012.2F23

I!a'i"er 1.222

$ol 2

>2.EFEF

012.21F

1.>E

$ol >

>3.>D>E

011.D>1

1.>>

$ol 

>2.3F2

012.>3;D

1.2E>

Rata+Rata

01.1280,

+)2.2(*

).1*1*

<. %o3 #Para!eter ?r$
Kete>aa" #"!$

$ol 1

I"3eks >ias

.:

Rea 0;.ED31

I!a'i"er 1;.;D11

$ol 2

.3:>

0D.::>>

1;.EEF

$ol >

>.::;:

0:.FF;E

11.;2D

$ol 

.3:::

0D.;3;E

11

Rata+Rata

*.21(

+*.(0*0

)).(,202

?. %o3  T&io T&io #Para!eter #Para!eter T&io$ T&io$ < &

K t > 

#

$

I"3eks >ias













A.

%o3 # Lapisa" Au$

igunakan rumus' ~=n + ik n

2

n−

1.832 4n

2

=−12.20858 ∨ x 4 n

engan ' n + ineks !ias rill I ik + ineks !ias imainer

( n~) = ε 2

4n

4

−1.832 =−48.834 n

2

4n

2

( n + 12.20858 )=1.832

~

2

( n + ik ) =ε 2

~

2

4n

=1.832

n=

√

2

n + 2 ikn −k = ε 2

( n + ik ) + 2 ink =ε

4

n =0.67

Rata0rata ineks !ias rill + 0012.2;EE +

Sehingga '

2

Rata0rata ineks !ias imainer +

1.832

iperoleh '

Gntuk lapisan Au iperoleh '

( n + ik )

2

1.3535

k = +

1.3535 2n

;utuk n= 0.67

2















Sehingga ' 2

2

n

2

n − k =−12.20858

=

2384.76 + 29.312 −48.834 ± √ 2384.76 8

2

2

n−

1.832 4n

2

=−12.20858

2

2

n =−0.038 atau 12.246

n =−12.20858 +

Setiap ruas ikali

n =−6.104 ± 6.142

1.832 2

4n

4n

2

 maka '

n =3.499














2

n−

122.377 2

4n

=−5.90454 ∨ x 4 n


( n~) = ε 2

4n

4

−122.377=−23.618 n

4n

2

( n + 23.618 )=122.377

4n

2

=122.377

~

2

( n + ik ) =ε 2

2

~

2

n + 2 ikn −k = ε n= 2

( n + ik ) + 2 ink =ε

√

122.377

iperoleh '

4

2

2













2

2

n − k =−5.90454 2

n−

122.377 2

4n

n

=−5.90454

n

2

=−2.95 ± 6.26

2

=−10.21 atau 3.31

n =1.819 2

n =−5.90454 +


122.377 2

4n 4n

2

 maka '














2

n−

0.185 4n

2

=1.1965 ∨ x 4 n


( n~) = ε 2

4n

4

−0.185 = 4.786 n

2

4n

2

( n −1.1965 ) =0.185

~

2

( n + ik ) =ε 2

2

~

2

4n

=0.185

n=

√

2

n + 2 ikn −k = ε 2

( n + ik ) + 2 ink =ε

0.185 4

iperoleh '

2













2

2

2

n − k = 1.1965 2

n−

2

0.185 4n

2

n = 0.6095 ± 0.646 2

n =−0.0365 atau 1.2555

=1.1965

n =1.1965 +

n =¿ ).)2

0.185


4n

2

4n

2

 maka '
















2

n−

4.356 4n

2

2

=0.62215 ∨ x 4 n


( )

2

4n

4

2

−4.356 =2.4886 n













2

2

n − k = 0.62215 2

n−

4.356 4n

2

=0.62215

2

n = 0.311 ± 1.088 2

n =−0.777 atau 1.399 n =1.18

2

n = 0.62215 +

4.356













ari praktikum praktikum mengenai mengenai spektroskopi spektroskopi surface surface plasmon resonance resonance atau S"R apat apat ianal ianalisa isa !ahwa !ahwa ata ata mentah mentah penguk pengukura uran n S"R i fittin fitting g kura kura engan menggunakan program WinSpall an apat ilakukan secara manual an an itera iterasi si.. "aram "aramete eterr #ang #ang iin iinpu putk tkan an paa paa simul simulasi asi aala aalah h kete! kete!al alan an permitiitas real an permitiitas imainer ari lapisan. onfigurasi #ang













Gntu Gntuk k ata ata peng penguk ukur uran an selan selanu utn# tn#aa #aitu #aitu $ol $olHT HThi hiol ol lapi lapisa san n paa paa simulas simulasii itam! itam!ahk ahkan an engan engan aan# aan#aa lapisan lapisan Thiol Thiol #ang #ang !eraa !eraa i!awah i!awah lapisan lapisan Au an se!elum se!elum lapisan lapisan uara. uara. "arame "arameter ter prisma prisma hingga hingga Au #ang #ang iin iinpu putk tkan an nilai ilain# n#aa

!eras erasal al ari ari ata ata pen penguku gukura ran n

$ol #ang ang

tela telah h

isimulasikan se!elumn#a sehingga cukup ilakukan iterasi paa parameter













>. Tentuk entukan an kete!al kete!alan an an inek inekss !ias polim polimer er . $am!ar $am!arkan kan kura kura kete!alan kete!alan lapisan lapisan polimer polimer se!agai se!agai fungsi fungsi ari umlah lapisan. :. Tuli Tuliska skan n awa awa!a !an n perta pertan# n#aan aan akhi akhirr i halam halaman an @og0% @og0%oo ook k "rak "raktik tikum um "erorangan.



















































LAPORAN AKHIR M2

Recommend Documents