PENGARUH SUBSTITUSI UNSUR Gd PADA STRUKTUR KRISTAL SUPERKONDUKTOR SISTEM BISMUTH FASE 2223.
Seminar Nasional Sains dan Teknologi (SENASTEK-2015), Kuta, Bali, INDONESIA, 29 – 30 Oktober 2015
P000
PENGARUH SUBSTITUSI UNSUR Gd PADA
STRUKTUR KRISTAL SUPERKONDUKTOR SISTEM
BISMUTH FASE 2223 : Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz
I.B.A. Paramarta 1) , I.G.A.A. Ratnawati 2)
1, 2 Jurusan
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udauana
alit.paramarta@yahoo.com
PENDAHULUAN
Tabel 1. Nilai parameter kisi sebagai hasil refinement spektrum XRD
Parameter Kisi
Sampel
Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz
a (Ao)
b (Ao )
c (Ao )
x = 0.1
5.402623
5.410510
30.6859
x = 0.3
5.385031
5.434867
30.5586
Tabel 2. Ukuran partikel hasil perhitungan menggunakan persamaan Scherrer
Sampel
Bi2Sr2(Gd1-x Ca1+x)Cu3.05Oz
x = 0.1
x = 0.3
Ukuran partikel (nm)
150
147
D
A
B
C
%T
Salah satu superkonduktor yang berpeluang besar dalam aplikasi
adalah superkonduktor sistem Bismuth fase 2223 karena mempunyai suhu
kritis tinggi yaitu sekitar 110 K. Beberapa penelitian mengenai bahan
tersebut telah dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya dengan
pemberian doping untuk sistem Bi-2212 [Nguyen T.S.], pemberian doping
untuk sistem Bi-2223 [Mizuno], pemberian doping untuk Bi-1212 [A. Ehman,
Kande, Beables]. Akan tetapi superkonduktor tersebut masih mempunyai
medan magnetik kritis kecil, sehingga akan berdampak buruk pada
aplikasinya. Salah satu bahan yang dapat meningkatkan medan magnetik
kritis adalah unsur Gd. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan
substitusi unsur Gd pada Ca untukmeningkatkan nilai medan magnetik
superkonduktor tersebut, sehingga dalam pengaplikasiannya tidak
memerlukan biaya tinggi.
Dari uraian di atas maka dapat diangkat beberapa permasalahan
yang meliputi, bagaimana pengaruh substitusi Gd pada Ca terhadap
pembentukan fase 2223, perubahan parameter kisi, ukuran partikel dan
vibrasi yang terjadi dalam sampel. Tujuan penelitian ini adalah
menghasilkan sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3Oz dengan fase atau kristal
tunggal dan homogenitas tinggi.
METODOLOGI PENELITIAN
Metode sintesis yang digunakan adalah metode pencampuran basah,
dengan langkah-langkah seperti pada Gambar 1.
Penimbangan Bahan
(Bi2O3, SrCO3, Gd2O3, CaCO3, CuO)
850oC
Sintering pada
selama 2 jam
Kalsinasi pada
600oC selama 3 jam
500
1000
1500
2000
2500
cm
3000
3500
4000
-1
Gambar 3. Kurva hasil karakterisasi FTIR sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz
yang diberi perlakuan x = 0.1 dan 0.3
Tabel 3. Sumber vibrasi pada sampel dengan bilangan gelombangnya
Pemanasan pada 100oC
selama 1 jam
Pencampuran dan
pengadukan dengan HNO3
Karakterisasi
XRD, FTIR
Gambar 1. Diagram alir proses sintesis superkonduktor Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3Oz
HASIL PENELITIAN
Hasil karakterisasi X-ray diffraction (XRD) memperlihatkan fasa
superkonduktor Bi-2223 dan fasa impuritas Bi-2212
Simbol
Vibrasi
A
B
C
D
Cu(1)-O(1)-Cu(2)
Logam M-O
CO3-2
Gugus O-H dan N-H
Bilangan
gelombang
(cm-1 )
500 – 600
850 – 1100
1500 – 1750
3200 – 3700
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan analisis data, dapat disimpulkan : bahwa
penambahan nilai x pada superkonduktor Bi2Sr2(Gd1xCa1+x)Cu3.05Oz mengakibatkan nilai parameter kisi ke arah sumbu a
dan c menurun sedangkan ke arah sumbu b meningkat dan ukuran
partikel mengecil. Vibrasi sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz terjadi
pada range panjang gelombang antara 500-600 cm-1 .
Bi-2223
Bi-2212
Arbitrary units
x = 0.3
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis menghaturkan banyak terimakasih kepada pihak pemberi
dana HUPS UNUD.
DAFTAR PUSTAKA
x = 0.1
10
20
30
40
50
2
60
70
80
90
Gambar 2. Spektrum XRD sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz dengan x : 0.1
dan 0.3 pada suhu sintering 850oC selama 2 jam
• Beables, P.V.P.S.S, Parberry, J.M., (1997), Phys. Stat. Sol, 162, 689.
• Ehmann, A., Kembler-Sack, S, Losch, S. Schlichenmair, M, Wischer, W.,
Zoler, P., Nissel, T., Huebener, R., P, (1992), Physica C, 1-6.
• Kambe, S., Akao, T., Oshima, S., Okuyama, S., (1995), Physics C, 206,
151-156.
• Nguyen Thuy Sinh, Hong Ngoc Hien, (1995), 2nd International Workshop on
Material Science, Hanoi, 491-494.
TEMPLATE DESIGN © 2008
www.PosterPresentations.com
P000
PENGARUH SUBSTITUSI UNSUR Gd PADA
STRUKTUR KRISTAL SUPERKONDUKTOR SISTEM
BISMUTH FASE 2223 : Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz
I.B.A. Paramarta 1) , I.G.A.A. Ratnawati 2)
1, 2 Jurusan
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udauana
alit.paramarta@yahoo.com
PENDAHULUAN
Tabel 1. Nilai parameter kisi sebagai hasil refinement spektrum XRD
Parameter Kisi
Sampel
Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz
a (Ao)
b (Ao )
c (Ao )
x = 0.1
5.402623
5.410510
30.6859
x = 0.3
5.385031
5.434867
30.5586
Tabel 2. Ukuran partikel hasil perhitungan menggunakan persamaan Scherrer
Sampel
Bi2Sr2(Gd1-x Ca1+x)Cu3.05Oz
x = 0.1
x = 0.3
Ukuran partikel (nm)
150
147
D
A
B
C
%T
Salah satu superkonduktor yang berpeluang besar dalam aplikasi
adalah superkonduktor sistem Bismuth fase 2223 karena mempunyai suhu
kritis tinggi yaitu sekitar 110 K. Beberapa penelitian mengenai bahan
tersebut telah dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya dengan
pemberian doping untuk sistem Bi-2212 [Nguyen T.S.], pemberian doping
untuk sistem Bi-2223 [Mizuno], pemberian doping untuk Bi-1212 [A. Ehman,
Kande, Beables]. Akan tetapi superkonduktor tersebut masih mempunyai
medan magnetik kritis kecil, sehingga akan berdampak buruk pada
aplikasinya. Salah satu bahan yang dapat meningkatkan medan magnetik
kritis adalah unsur Gd. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan
substitusi unsur Gd pada Ca untukmeningkatkan nilai medan magnetik
superkonduktor tersebut, sehingga dalam pengaplikasiannya tidak
memerlukan biaya tinggi.
Dari uraian di atas maka dapat diangkat beberapa permasalahan
yang meliputi, bagaimana pengaruh substitusi Gd pada Ca terhadap
pembentukan fase 2223, perubahan parameter kisi, ukuran partikel dan
vibrasi yang terjadi dalam sampel. Tujuan penelitian ini adalah
menghasilkan sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3Oz dengan fase atau kristal
tunggal dan homogenitas tinggi.
METODOLOGI PENELITIAN
Metode sintesis yang digunakan adalah metode pencampuran basah,
dengan langkah-langkah seperti pada Gambar 1.
Penimbangan Bahan
(Bi2O3, SrCO3, Gd2O3, CaCO3, CuO)
850oC
Sintering pada
selama 2 jam
Kalsinasi pada
600oC selama 3 jam
500
1000
1500
2000
2500
cm
3000
3500
4000
-1
Gambar 3. Kurva hasil karakterisasi FTIR sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz
yang diberi perlakuan x = 0.1 dan 0.3
Tabel 3. Sumber vibrasi pada sampel dengan bilangan gelombangnya
Pemanasan pada 100oC
selama 1 jam
Pencampuran dan
pengadukan dengan HNO3
Karakterisasi
XRD, FTIR
Gambar 1. Diagram alir proses sintesis superkonduktor Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3Oz
HASIL PENELITIAN
Hasil karakterisasi X-ray diffraction (XRD) memperlihatkan fasa
superkonduktor Bi-2223 dan fasa impuritas Bi-2212
Simbol
Vibrasi
A
B
C
D
Cu(1)-O(1)-Cu(2)
Logam M-O
CO3-2
Gugus O-H dan N-H
Bilangan
gelombang
(cm-1 )
500 – 600
850 – 1100
1500 – 1750
3200 – 3700
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan analisis data, dapat disimpulkan : bahwa
penambahan nilai x pada superkonduktor Bi2Sr2(Gd1xCa1+x)Cu3.05Oz mengakibatkan nilai parameter kisi ke arah sumbu a
dan c menurun sedangkan ke arah sumbu b meningkat dan ukuran
partikel mengecil. Vibrasi sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz terjadi
pada range panjang gelombang antara 500-600 cm-1 .
Bi-2223
Bi-2212
Arbitrary units
x = 0.3
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis menghaturkan banyak terimakasih kepada pihak pemberi
dana HUPS UNUD.
DAFTAR PUSTAKA
x = 0.1
10
20
30
40
50
2
60
70
80
90
Gambar 2. Spektrum XRD sampel Bi2Sr2(Gd1-xCa1+x)Cu3.05Oz dengan x : 0.1
dan 0.3 pada suhu sintering 850oC selama 2 jam
• Beables, P.V.P.S.S, Parberry, J.M., (1997), Phys. Stat. Sol, 162, 689.
• Ehmann, A., Kembler-Sack, S, Losch, S. Schlichenmair, M, Wischer, W.,
Zoler, P., Nissel, T., Huebener, R., P, (1992), Physica C, 1-6.
• Kambe, S., Akao, T., Oshima, S., Okuyama, S., (1995), Physics C, 206,
151-156.
• Nguyen Thuy Sinh, Hong Ngoc Hien, (1995), 2nd International Workshop on
Material Science, Hanoi, 491-494.
TEMPLATE DESIGN © 2008
www.PosterPresentations.com