Sintesis Struktur Mikro Nano ZnO Mengg

PEKAN ILMIAH FISIKA XX 2017
HIMPUNAN MAHASISWA FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

PROSIDING
SEMINAR NASIONAL
FISIKA & PENDIDIKAN FISIKA

FMIPA UNY

ISBN : 978-602-50519-0-6

PEKAN ILMIAH FISIKA XX 2017
HIMPUNAN MAHASISWA FISIKA
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
HIMA FISIKA UNY, GELANGGANG ORMAWA FMIPA UNY KAMPUS KARANGMALANG YOGYAKARTA 55286

PROSIDING SEMINAR NASIONAL
FISIKA DAN PENDIDIKAN FISIKA

2017

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

Prosiding
Seminar Nasional Fisika dan Pendidikan Fisika 2017
Peran Fisika dan Pendidikan Fisika dalam Implementasi Teknologi Melalui Pengembangan
Riset Demi Terciptanya Generasi Emas Berdaya Saing Global.
Yogyakarta, 7 Oktober 2017
ISBN : 978-602-50519-0-6
Reviewer :
R. Yosi Aprian Sari, M.Si
Dr. Sukardiyono, M.Si
Editor :
Adi Wicaksono
Nurul Latifah
Arnum Sari K
Desain Cover :
Fajar Ria Hening

Penerbit :
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Yogyakarta
Jl. Colombo, Karangmalang, Yogyakarta 55281
Telp. (0274) 58618, Fax. (0274)548203
Website: http://www.uny.ac.id
Cetakan pertama, Oktober 2017
Hak cipta dilindungi undang-undang
Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan
dengan cara apapun tanpa ijin tertulis dari penerbit

KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas karunia-Nya Prosiding Seminar
Nasional Fisika dan Pendidikan Fisika dapat diterbitkan. Seminar dengan tema “Peran Fisika dan
Pendidikan Fisika dalam Implementasi Teknologi Melalui Pengembangan Riset Demi Terciptanya
Generasi Emas Berdaya Saing Global” telah dilaksanakan pada tanggal 7 Oktober 2017 di Ruang
Seminar Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNY. Acara ini merupakan serangkaian
dari Pekan Ilmiah Fisika XX (PIF XX) yang diselenggarakan oleh Himpunan Mahasiswa Fisika
(HIMAFI) dan Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan alam
Universitas Yogyakarta.

Seminar ini diselenggarakan sebagai media sosialisasi hasil penelitian di bidang fisika. Seminar
Nasional Fisika dan Pendidikan Fisika dijadikan sebagai media tukar menukar informasi dan
pengalaman, ajang diskusi ilmiah, peningkatan kemitraan di antara peneliti dengan praktisi,
mempertajam visi pembuat kebijakan dan pengambil keputusan, serta peningkatan kesadaran kolektif
terhadap pentingnya aplikasi ilmu fisika dalam bidang teknologi.
Prosiding ini memuat karya tulis dari berbagai hasil penelitian, yang terdiri dari dua makalah
utama dan makalah dari peserta pemakalah.. Makalah-makalah tersebut berasal dari berbagai peneliti
instansi pemerintah maupun swasta di Indonesia.
Semoga penerbitan prosiding ini dapat digunakan sebagai data sekunder dalam pengembangan
penelitian di masa akan datang, serta dijadikan bahan acuan dalam pengaplikasian ilmu fisika di
bidang kebencanaan. Buku prosiding ini masih membutuhkan kritika dan saran serta masukan dari
berbagai pihak guna penyempurnaan lebih lanjut. Akhir kata kepada semua pihak yang telah
membantu, kami mengucapkan terima kasih.

Yogyakarta, 15 September 2017

Panitia PIF XX

SAMBUTAN KETUA PANITIA

Dengan memanjatkan puji syukur atas kehadirat Allah SWT , Alhamdulillah telah
selesai penyusunan prosiding Seminar Nasional Fisika Dan Pendidikan Fisika dengan tema
“Peran Fisika dan Pendidikan Fisika dalam Implementasi Teknologi Melalui Pengembangan Riset
Demi Terciptanya Generasi Emas Berdaya Saing Global”. Seminar ini merupakan serangkaian
acara Pekan Ilmiah Fisika (PIF) XX yang setelahnya akan dilaksanakan Liga Fisika SMP dan
SMA tingkat nasional juga Lomba Karya Tulis Ilmiah Mahasiswa.
Prosiding ini merupakan kumpulan presentasi pada seminar nasional fisika yang
terdiri dari dua pembicara utama yaitu Dr. Alamta Singarambun, M.Eg dan Dr. Eng.
Nugroho Agung Pambudi dan juga terdiri dari beberapa makalah yang dipresentasikan oleh
pemakalah dalam seminar paralel, dengan rincian judul yang terlampir pada daftar isi.
Akhirnya, kami sampaikan ucapan terika kasih dan penghargaan yang setinggitingginya atas kerja dari semua pihak yang berperan dalam penyelenggaraan Seminar
Nasional Fisika dan Pendidikan Fisika HIMAFI 2017 dan prosiding ini.

Yogyakarta, 15 September 2017

Maulana Setiadi

DAFTAR ISI

Halaman Judul ......................................................................................................................... ii

Lembar Editor ......................................................................................................................... iii
Kata Pengantar......................................................................................................................... iv
Sambutan Ketua Panitia ........................................................................................................... v
Daftar Isi ................................................................................................................................. vi

MAKALAH UTAMA
Membentuk Kesuksesan dengan Growth Mindset ................................................................... 1
Pengembangan Inovasi Teknologi di Bidang Pendidikan Fisika dalam Upaya Meningkatkan
Kualitas Pembelajaran ......................................................................................................... 5

MAKALAH PARALEL
Uji Intesitas Cahaya Lampu dan Tegangan Keluaran pada Akumulator Basah dengan
Penambahan Variasi Konsentrasi Nanopartikel Perak (Ag) ............................................... 8
Efek Variasi Sudut Doppler terhadap Indeks Velocimetry Arteri Karotis .............................15
Sintesis Struktur Mikro - Nano ZnO Menggunakan Metode Hidrotermal Sederhana Bersuhu
Rendah ............................................................................................................................... 23
Deteksi Overshooting Top Menggunakan Infrared Brightness Temperature dan Visible
Channel (Studi Kasus Tanggal 24 September 2016) .........................................................27
Metode Pembelajaran FisMud Berbasis Media Elektronik Untuk Mengatasi Kesan Sukar
Terhadap Pelajaran Fisika Pada Siswa Kelas X SMA ...................................................... 34

AdGoNS (Adventure Game of Natural Science) Berbasis Macromedia Flash Sebagai Media
Pembelajaran Bagi Siswa Sekolah Dasar .......................................................................... 40
Media Pembelajaran “Fun Physics Card” Sebagai Sarana untuk Memotivasi Siswa dalam
Belajar Fisika .................................................................................................................... 45

Model Pembelajaran CORE (Connecting, Organizing, Reflecting, and Extending) untuk
Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis Materi Fluida Dinamis pada Siswa SMA ... 56
Model Pembelajaran Kooperatif Tipe The Power Of Two untuk Memaksimalkan Belajar
Kolaboratif dalam Pembelajaran Fisika Materi Fluida Dinamis pada Siswa SMA .......... 65
Pembuatan Media Pembelajaran Fisika Dalam Bentuk Maket of Renewable Energy Pada Sub
Materi Alternatif Solusi Energi Untuk Siswa Kelas XI SMA .......................................... 76
Penerapan Strategi Pembelajaran Aktif Tipe Index Card Match untuk Meningkatkan
Kemampuan Kerjasama Siswa pada Pokok Bahasan Getaran dan Gelombang ............... 90
Penerapan Metode GASING (Gampang, Asyik Dan Menyenangkan) untuk Meningkatkan
Motivasi Belajar Siswa pada Materi Fluida Dinamis Kelas XI SMA ............................... 97
Pengembangan Alat Praktikum Optika Geometri dengan Alat Pemekar Berkas Cahaya
Sejajar Untuk Meningkatkan Keterampilan Proses Sains Siswa .................................... 106
Pengembangan Media Pembelajaran Fisika Menggunakan Permainan Dakon untuk
Meningkatkan Minat Belajar, Kreativitas serta Kerjasama Siswa Sekolah Menengah Atas
(SMA) ............................................................................................................................. 111

Penggunaan Model Pembelajaran Quantum Learning Menggunakan I-Card (Interactive
Card) pada Materi Momentum untuk Meningkatkan Motivasi Belajar Siswa ............... 121
Penyadaran Ilmu, Cara Ilmiah, dan Metafisika : Melalui Kuliah Fisika Matematika 4 ...... 129
Peranan Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Group Investigation melalui Metode
Eksperimen untuk Menunjang Pemahaman Siswa dalam Pembelajaran Fisika SMA Materi
Pemuaian ......................................................................................................................... 135
Perancangan Media Pembelajaran Fisika Berbasis Spreadsheet Excel pada Materi Pembiasan
Cahaya SMA Kelas XI Semester Genap ......................................................................... 146
Perancangan Media Pembelajaran BALING PUB (Global Warming Pop Up Book) untuk
Meningkatkan Hasil Belajar Siswa pada Materi Global Warming SMA Kelas XI ........ 159
PTE (Poly To Elevate): Media Pembelajaran Fisika Guna Meningkatkan Keterampilan High
Order Thinking untuk Menghadapi Ujian Nasional SMA .............................................. 167
Rancang Bangun Alat Ukur Jarak antara Dua Titik dengan Menerapkan Hukum Pemantulan
Cahaya sebagai Media Pembelajaran Fisika SMA ......................................................... 173

Upaya Peningkatan Hasil Belajar Siswa Melalui Model STEM (Science, Technology,
Engineering, and Matemathics) dengan Pendekatan Literasi dan Al Quran Sub Pokok
Bahasan Getaran dan Gelombang pada Siswa Kelas VIII As Syams SMP IT Al-Haraki
Depok .............................................................................................................................. 179
Perbedaan Penerapan Model Pembelajaran Project Based Learning dan Direct Instruction

Terhadap Peningkatan Motivasi dan Hasil Belajar Fisika Siswa Achievement .............. 191
Upaya Meningkatkan Minat dan Potensi Siswa pada Pembelajaran Fisika dengan Metode
MAM ( Make a Match) ................................................................................................... 198
Penggunaan Media Pembelajaran Interaktif berupa Permainan Monopoli Fisika pada Materi
Fluida untuk Siswa SMA Kelas XI ................................................................................. 203

Sintesis Struktur Mikro - Nano ZnO Menggunakan Metode
Hidrotermal Sederhana Bersuhu Rendah
Suhufa Alfarisa1, Atina1, Parmin Lumban Toruan1
1Program

Studi Fisika FMIPA Universitas PGRI Palembang,
Jl. A. Yani Lrg. Gotong Royong 9/10 Palembang 30251
e-mail: suhufaalfarisa@univpgri-palembang.ac.id

Intisari – Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan struktur nano seng oksida (ZnO)
menggunakan metode hidrotermal sederhana bersuhu rendah. Prekursor seng nitrat tetrahidrat
dan heksametilentetramin dicampurkan ke dalam akuades dan diultasonikasi selama 30 menit
sebelum diaduk dan dilanjutkan dengan proses hidrotermal pada suhu 95C selama 4 jam di
dalam oven. Analisis mikroskop elektron menunjukkan terbentuknya struktur batang mikro-nano

heksagonal ZnO dengan diameter ratusan nanometer hingga beberapa mikrometer. Dari analisis
difraksi sinar-X diketahui bahwa sampel ZnO yang dihasilkan tergolong ke dalam struktur kristal
heksagonal dan grup P63mc. Analisis ini sesuai dengan pengamatan struktur ZnO melalui
mikroskop elektron. Dari penelitian ini disimpulkan bahwa struktur batang heksagonal nano ZnO
bisa dihasilkan melalui metode hidrotermal sederhana bersuhu rendah dengan mengoptimalkan
beberapa parameter sintesis. Struktur ZnO ini juga memiliki beberapa potensi aplikasi di
berbagai bidang, misalnya untuk penyerapan logam berat ataupun bahan di dalam piranti
elektrik dan optik.
Kata kunci: struktur nano, seng oksida, hidrotermal, mikroskop eletron, difraksi sinar-x
Abstract – This research aimed to produce zinc oxide (ZnO) nanostructure via a low temperature
hydrothermal process. Zinc nitrate tetrahydrate and hexamethylenetetramine precursors were
mixed into aquades and ultrasonically cleaned for 30 minutes before stirred and followed by
hydrothermal process at 95 C for 4 hours in an oven. Scanning electron microscope (SEM).
analysis showed the formation of hexagonal ZnO micro-nanorod structures with diameter range
from hundreds nanometers to several micrometers. XRD analysis revealed that the synthesized
ZnO has hexagonal crystal structure, belong to P63mc space group which was in coordination
with SEM analysis. It can be conclude that ZnO micro-nanorod structure can be produced via a
low temperature hydrothermal method by optimizing the synthesis parameter. ZnO also has
potential apllications in various fields, such as heavy metal remover and material for electrical
and optical devices.

Key words:nanostructure, zinc oxide, hydrothermal, electron microscope, x-ray diffraction

23

I.

PENDAHULUAN
Sintesis struktur nano oksida logam
seperti seng oksida (ZnO), timah (IV) oksida
(SnO2) dan titanium dioksida (TiO2)
merupakan salah satu penelitian yang banyak
dilakukan dan terus dikembangkan oleh para
peneliti bidang material nano. Hal ini
dikarenakan struktur nano oksida logam
memiliki luas permukaan yang tinggi dan
relatif mudah untuk disintesis dibandingkan
material nano lainnya yang memerlukan
peralatan yang mahal dan canggih. Salah satu
di antaranya, struktur nano ZnO merupakan
material populer yang banyak dikaji oleh para

peneliti. Ini dikarenakan ZnO dapat disintesis
menjadi struktur atau morfologi yang beragam
dengan cara mengubah parameter sintesisnya,
memiliki sifat elektrikal dan optikal yang
unik, serta stabilitas termal dan kimia yang
baik [1]. Struktur nano ZnO juga dapat
diterapkan dalam berbagai bidang aplikasi
seperti sensor ultraviolet (UV) [2], sel surya
[3], penyerapan logam berat [4] serta piranti
optik dan elektronik lainnya [5].
Tidak dapat dipungkiri bahwa penelitian
yang berkaitan dengan nanoteknologi
memerlukan biaya yang sangat besar mulai
dari
peralatan
untuk
memproduksi
materialnya, karakterisasi, dan aplikasinya ke
dalam piranti. Hal ini menjadi tantangan
tersendiri bagi para peneliti di negara-negara
sedang berkembang termasuk Indonesia yang
melakukan penelitian di dalam negeri. Telah
ada peningkatan yang signifikan terhadap
kajian nanoteknologi di dalam negeri seperti
beberapa di antaranya mengenai struktur nano
ZnO yang dipublikasikan oleh tim peneliti
dari Universitas Indonesia, Universitas
Airlangga, Institut Teknologi Bandung dan
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia [6-9].
Namun, penelitian mengenai nanoteknologi di
dalam negeri masih terpusat di universitasuniversitas ternama dan lembaga penelitian di
pulau Jawa yang telah tersedia fasilitas, sarana
dan prasarana penelitian dengan cukup baik.

24

Dalam kajian sebelumnya kami telah
berhasil mensintesis struktur batang mikronano ZnO melalui metode hidrotermal suhu
rendah dengan konsentrasi prekursor berbeda
yaitu 0,05 dan 0,1 M. Hasil analisis
mikroskop elektron (SEM) dan difraksi sinarx (XRD) menunjukkan bahwa sampel ZnO
yang dihasilkan menggunakan konsentrasi
prekursor 0,05 memiliki morfologi dan sifat
struktural yang lebih baik daripada sampel 0,1
M. Namun hasil SEM menunjukkan masih
kurangnya keseragaman struktur ZnO dan
hasil XRD juga menunjukkan masih adanya
puncak senyawa Zn(OH)2 kompleks. Hal ini
menandakan masih kurangnya kemurnian
ZnO yang dihasilkan sehingga perlu optimasi
parameter lebih lanjut. Dalam kajian ini kami
memberi perlakuan ultrasonikasi terhadap
larutan prekursor ZnO selama 30 menit
sebelum proses pengadukan dan sintesis. Hal
ini terbukti mampu meningkatkan kualitas
sampel ZnO yang dihasilkan
II. METODE PENELITIAN
Struktur batang mikro-nano ZnO
disintesis melalui metode hidrotermal.
Larutan prekursor ZnO 0,05 M disiapkan
mencampur 2,6 g seng nitrat tetrahidrat
(Zn(NO3)2.4H2O) dan 1,4 g heksametilen
tetramin (HMT, C6H12N4) ke dalam 200 ml
akuades. Larutan ini kemudian di masukkan
ke dalam pembersih ultrasonik (frekuensi
operasi 48 KHZ, daya 68 W) selama 30 menit
dilanjutkan proses pengadukan selama 1 jam
pada suhu ruang. Proses hidrotermal
berlangsung selama 4 jam pada suhu 95C di
dalam oven. Larutan ZnO kemudian disaring
dan endapan ZnO dikeringkan untuk
menghasilkan serbuk ZnO. Sampel kemudian
dianalisis menggunakan SEM (SEM-JEOL
JSM-6510LA) yang beroperasi pada tegangan
akselerasi 20kV dan XRD (Rigaku
Miniflex600) 40 kW 15mA Cu K-α.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar
1
menunjukkan
hasil
karakterisasi SEM sampel ZnO. Dapat
diamati bahwa struktur ZnO yang dihasilkan
adalah berupa batang heksagonal dengan
diameter
ratusan
hingga
beberapa
mikrometer. Tinggi batang ZnO juga
teramati mencapai 4,7 m. Besarnya rentang
diameter yang dihasilkan dapat terjadi
karena proses penyaringan serbuk ZnO yang
masih manual. Untuk mendapatkan rentang
diameter batang nano ZnO yang lebih kecil
dapat dicoba melalui proses sentrifugasi.

dapat membantu meningkatkan kemurnian
sampel ZnO.

Gambar 2. Puncak difraksi sinar-X struktur
ZnO dengan konsentrasi 0,05 M
dengan dan tanpa proses ultrasonik

Gambar 1. Hasil karakterisasi SEM sampel
ZnO
Gambar
2
menunjukkan
hasil
karakterisasi
XRD
sampel
ZnO
dibandingkan dengan sampel sebelumya
tanpa proses ultrasonikasi. Secara umum
posisi puncak-puncak XRD yang terdeteksi
pada sampel ZnO 0,05 M dengan
ultrasonikasi
sama
dengan
sampel
sebelumnya. Orientasi pertumbuhan yang
paling dominan yaitu pada bidang nonpolar
a hkl 101. Orientasi ini menunjukkan bahwa
pertumbuhan ZnO paralel terhadap bidang
dengan struktur piramida [10]. Karakteristik
XRD sampel ZnO dengan proses
ultrasonikasi ini memiliki intensitas yang
lebih tinggi, lebih sempit dan tajam, yang
menandakan bahwa kualitas kristalinitas
sampel lebih baik. Selain itu, puncak pada
2 sekitar 32 yang menunjukkan
karakteristik Zn(OH)2 tidak teramati lagi
pada sampel ini. Hal ini membuktikan
bahwa dengan adanya proses ultasonikasi,

Proses ultrasonikasi mampu memecah
atau mendekomposisi-kan senyawa Zn(OH)2
menjadi kristal ZnO dan H2O dengan baik.
Hal ini seperti yang dilaporkan dalam [11]
bahwa radiasi ultrasonik yang kuat mampu
menginduksi molekul dalam proses reaksi
kimia dan memecah ikatan kimia material di
dalam medium cair. Di dalam proses sintesis
ZnO dengan bantuan proses ultrasonik ini,
material prekursor (zinc nitrat) dan stabiliser
(HMT) yang mnggumpal dapat dipecah
sehingga dihasilkan larutan ZnO yang lebih
homogen dan proses reaksi yang lebih
seragam.
IV. KESIMPULAN
Struktur mikro-nano ZnO telah berhasil
disintesis menggunakan metode hidrotermal
sederhana bersuhu rendah dengan bantuan
ultrasonikasi. Hasil uji SEM menunjukkan
ZnO yang dihasilkan memiliki struktur
batang heksagonal dengan rentang diameter
dari ratusan nanometer hingga beberapa
mikrometer. Hasil XRD juga menguatkan
bahwa struktur kristal ZnO yang dihasilkan
merupakan heksagonal yang termasuk ke
dalam grup P63mc dengan pertumbuhan
yang dominan pada orientasi bidang
nonpolar a dengan indeks hkl 101.

25

UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terimakasih
kepada Kementrian Riset, Teknologi dan
Pendidikan Tinggi Indonesia yang telah
mendanai penelitian melalui dana hibah
Penelitian Dosen Pemula tahun anggaran
2017 dan Universitas PGRI Palembang atas
dukungan teknis dalam penelitian ini.
PUSTAKA
[1] Malek, M.F., et al., Sonicated sol-gel
preparation of nanoparticulate ZnO thin
films with various deposition speeds:
The highly preferred c-axis (0 0 2)
orientation
enhances
the
final
[5] nanoparticles with new modifiers for
the removal of heavy metals in water.
Clean Technologies and Environmental
Policy, 2015. 17(6): p. 1645-1661.
[6] Ümit, Ö., et al., ZnO devices and
applications: a review of current status
and future prospects. Proceedings of the
IEEE, 2010. 98(7): p. 1255-1268.
[7] Prihantini, A., et al., Synthesis and
characterization of zinc oxide
nanoparticles-based dental cement.
Jurnal Sains Materi Indonesia , 2012.
14(4).
[8] Sholehah, A. and A.H. Yuwono. StressStrain Analysis on ZnO Nanostructures
Synthesized via Wet Chemistry
Method. in Advanced Materials
Research. 2015.
[9] Saleh, R. and N.F. Djaja, Transitionmetal-doped ZnO nanoparticles:
Synthesis, characterization and

26

properties. Journal of Alloys and
Compounds, 2014. 582: p. 12-21.
[2] Mamat, M.H., et al., Effects of
annealing environments on the solutiongrown, aligned aluminium-doped zinc
oxide nanorod-array-based ultraviolet
photoconductive sensor. Journal of
Nanomaterials, 2012. 2012: p. 8.
[3] Flickyngerová, S., V. Tvarožek, and P.
Gašpierik, Zinc Oxide –– A Unique
Material for Advanced Photovoltaic
Solar Cells. Journal of Electrical
Engineering, 2010. 61(5): p. 291-295.
[4] Mahdavi, S., A. Afkhami, and H.
Merrikhpour, Modified ZnO
photocatalytic activity under UV light.
Spectrochimica Acta Part A: Molecular
and Biomolecular Spectroscopy, 2014.
130: p. 581-590.
[10] Yuliarto, B., et al., The effect of tin
addition to ZnO nanosheet thin films
for ethanol and isopropyl alcohol sensor
applications. Journal of Engineering
and Technological Sciences, 2015.
47(1): p. 76-91.
[11] Yue-Hui, H., et al., Texture ZnO ThinFilms and their Application as Front
Electrode in Solar Cells. Engineering,
2010. 02(12): p. 973-978.
[12] Mamat, M.H., et al., ZnO Nanorod
Arrays Synthesised Using UltrasonicAssisted Sol-Gel and Immersion
Methods for Ultraviolet
Photoconductive Sensor Applications,
in Nanorods, D.O. Yalçın, Editor. 2012,
InTech. p. 93-116.