## ESTIMASI CELAH ENERGI SENYAWA HASIL EKSTRAK DAUN SIRSAK (ANNONA MURICATA L.) MENGGUNAKAN METODE TAUC PLOT
Marselinus E. Dandara, Redi Kristian Pingak, Albert Zicko Johannes Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto Penfui,
Kupang, Indonesia

## Abstrak
Dalam artikel  ini, celah energi optik senyawa  hasil  ekstrak daun Annona Muricata  L. diestimasi menggunakan  metode  Tauc  plot.  Daun  sirsak  yang  diambil  dari  Kabupaten  Sumba  Barat  Daya dikeringkan dan dihaluskan kemudian diekstraksi  secara maserasi. Selanjutnya, hasil  ekstrak ini dievaporasi untuk menghasilkan larutan kental ekstrak daun sirsak. Larutan kental ini kemudian diencerkan kembali untuk memperoleh larutan dengan konsentrasi 100 ppm, 200 ppm dan 300 ppm, yang selanjutnya dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Spektrum serapan UV-Vis yang  diperoleh  kemudian  dianalisis  untuk  menentukan  celah  energi  optik  senyawa  hasil  ekstrak daun sirsak. Dengan menggunakan metode Tauc plot, diperoleh nilai celah energi optik rata-rata sebesar 1,830 eV .
Kata kunci: celah energi; daun sirsak; spektroskopi UV-Vis, Tauc plot

## Abstract
Estimation of energy gap of compounds extracted from Annona Muricata L. Leaves using Tauc Plot. In this article, optical energy gap of compounds from Annona Muricata L. leaves is estimated using Tauc plot. The leaves taken from Sumba Barat Daya are dried and mashed to become powder, which is then extracted by maceration. The extract is then evaporated to obtain a viscous solution of the leaf extract. The solution is further diluted to obtain solutions with concentration of 100 ppm, 200 ppm and 300 ppm. The solutions are then characterized using UV-Vis spectrophotometer. UV- Vis  absorption  spectrum  obtained  is  then  analyzed  to  obtain  optical  energy  gap  of  the  material. Using Tauc plot method, the average optical energy gap of the extract is found to be 1,830 eV Keywords: energy gap; Annona Muricata L; UV-Vis Spectroscopy; Tauc Plot

## PENDAHULUAN
Penentuan  celah  energi  material  sangat penting  untuk  dikaji.  Hal  ini  karena  dengan mengetahui  nilai  celah  energi  suatu  material, dapat  ditentukan  apakah  material  tersebut bersifat isolator, semikonduktor atau konduktor. Selain itu, salah satu topik penelitian yang sedang dikembangkan adalah identifikasi potensi  material-material  organik  sebagai dye alami pada Dye Sensitized Solar Cells (DSSC). Misalnya, Zhou dkk [1] yang mengkaji potensi daun, bunga dan buah berbagai jenis tumbuhan sebagai dye alami  pada  DSSC.  Penelitian- penelitian  serupa  juga  telah  banyak  dilakukan dan dapat ditemukan di [2-5]. Salah satu syarat suatu dye alami  adalah  memiliki  nilai  celah energi  yang  lebih  kecil  dari  nilai  celah  energi semikonduktor yang digunakan pada DSSC.
Penelitian-penelitian  di  bidang  material untuk  mengestimasi  celah  energi  material organik telah banyak dilakukan. Costa dkk [6] melakukan  estimasi  celah  energi  material semikonduktor organik menggunakan
spektrofotometer  UV-Vis.  Meskipun  dengan metode  yang  cukup  sederhana,  nilai  celah energi yang mereka peroleh sesuai dengan nilai celah energi material yang sama dalam bentuk film tipis.
Dalam penelitian ini, material yang dikaji adalah  daun  sirsak  ( Annona  Muricata  L. )  asal kabupaten Sumba Barat Daya. Penentuan celah energi  senyawa  hasil  ekstrak  daun  sirsak  ini dilakukan  dengan  menggunakan  metode  Tauc plot [7].

## METODE

## Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  adalah  timbangan digital, seperangkat alat evaporasi dan spektrometer  UV-Vis.  Bahan  yang  digunakan adalah  sampel  daun  sirsak,  etanol  96%,  kertas saring dan aluminium foil.

## Prosedur Penelitian
Penelitian  dimulai  dengan  persiapan sampel, dimana daun-daun yang dipilih diambil dari Kabupaten Sumba Barat Daya sdibersikan kemudian sampel tersebut dikeringkan dibawah sinar matahari selama satu minggu, selanjutnya dihancurkan  menggunakan  blender  sehingga mendapatkan ukuran yang sangat halus. Serbuk daun  sirsak  yang  sudah  diblender  diekstraksi dengan menggunakan proses maserasi. Selanjutnya, larutan hasil ekstraksi ini dievaporasi  dengan  alat  evaporator  dan diperoleh ekstrak kental.
Sampel daun sirsak yang telah dievaporasi  kemudian  dianalisis  spektrum serapannya  menggunakan  spektrofotometer UV-Vis.  Sampel  dibuat  tiga  perlakuan  yaitu konsentrasi 100 ppm, 200 ppm dan 300 ppm.
Setelah diperoleh spektrum serapan UV- Vis  untuk  masing-masing  konsentrasi  sampel, penentuan  celah  energi  optik  dilakukan menggunakan  Persamaan  1  (untuk  transisi langsung).
(𝛼ℎ𝑐 𝜆 ⁄ ) 2 = 𝑘(ℎ𝑐 𝜆 ⁄ − 𝐸 𝑔 )               (1)
dimana 𝛼 adalah koefisien serapan (cm -1 ), h = konstanta Planck, c = kecepatan cahaya dalam vakum, 𝜆 =  panjang  gelombang  cahaya  yang digunakan,  k  adalah  konstanta  dan 𝐸 𝑔 adalah nilai celah energi yang ingin ditentukan.
Untuk menentukan celah energi, langkah pertama yang dilakukan adalah membuat grafik antara (𝛼ℎ𝑐 𝜆 ⁄ ) 2 sebagai  fungsi  energi ℎ𝑐 𝜆 ⁄ . Selanjutnya diambil garis lurus yang menyinggung  bagian  linear  kurva  yang mengalami  perubahan  nilai  yang  besar  pada sumbu vertikal. Perpotongan garis singgung ini dengan  sumbu  horizontal  (energi)  merupakan nilai celah energi 𝐸 𝑔 .

## HASIL DAN PEMBAHASAN Spektrum Serapan Blanko
Sebelum  sampel  daun  sirsak  hasil evaporasi  dikaraktersasi,  maka  terlebih  dahulu blanko dikarakterisasi
menggunakan spektrofotometer
UV-Vis. Etanol 96%
ditempatkan  dalam  kuvet  yang  ada  pada spektrofotometer  UV-Vis,  sehingga  blanko merupakan  spectrum  serapan  gabungan  antara pelarut  etanol  96%  dan  kuvet.  Spektrum serapan blanko ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Spektrum serapan Blanko
Spektrum serapan ini harus dikurangkan dari spektrum serapan terukur untuk memperoleh spektrum serapan murni sampel.

## Spektrum Serapan Terukur
Spektrum serapan terukur pada spektrofotometer  UV-Vis  untuk  senyawa  hasil ekstrak  daun  sirsak  konsentrasi  100  ppm,  200 ppm dan 300 ppm ditunjukkan pada Gambar 2, Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 2. Spektrum serapan terukur untuk konsentrasi 100 ppm
Gambar 3. Spektrum serapan terukur untuk konsentrasi 200 ppm
Gambar 4. Spektrum serapan terukur untuk konsentrasi 300 ppm
Dari Gambar 2, Gambar 3 dan Gambar 4 terlihat  bahwa  spektrum  serapan  untuk  tiga konsentrasi berbeda menampilkan posisi puncak  yang  hampir  sama.  Perbedaan  utama dari  ketiga  spektrum  ini  adalah  pada  besar absorbansi puncak-puncak serapan yang muncul.  Semakin  besar  konsentrasi,  semakin tinggi  puncak  serapan  yang  terbentuk.  Dari ketiga  gambar  tersebut  juga  terlihat  bahwa terdapat puncak-puncak baru
yang kemunculannya
semakin jelas ketika konsentrasi sampel semakin besar. Hal ini dapat dijelaskan  dari  fakta  bahwa  semakin  besar konsentrasi  sampel,  semakin  banyak  serapan yang  dilakukan  oleh  senyawa-senyawa  di dalam sampel sehingga puncak absorbansi dari senyawa-senyawa inipun semakin tinggi sehingga tampak lebih jelas.
Untuk  menghitung  celah  energi  sampel daun sirsak, spektrum absorbansi terukur yang ditampilkan  pada  Gambar  2,  Gambar  3  dan Gambar  4  harus  dikurangkan  dari  spektrum serapan blanko pada Gambar 1.

## Spektrum Serapan Sampel Murni
Spektrum serapan murni sampel ditunjukkan  pada  Gambar  5  untuk  masing- masing konsentrasi .
Gambar  5.  Spektrum  serapan  murni  untuk sampel dengan konsentrasi 100 ppm, 200 ppm dan 300 ppm.
Penentuan Celah Energi Dengan menggunakan Tauc plot,
diperoleh  celah  energi  optik  sampel  untuk masing-masing  konsentrasi.  Penentuan  celah energi untuk konsentrasi 100 ppm ditunjukkan pada  Gambar  6,  dimana  sumbu  horisontal adalah  energi  dalam  eV  dan  sumbu  vertikal
adalah (𝛼ℎ𝑐 𝜆 ⁄ ) 2 .
Gambar 6. Penentuan celah energi sampel daun sirsak untuk konsentrasi 100 ppm.
Gambar  7.  Penentuan  celah  energi sampel daun sirsak untuk konsentrasi 200 ppm.
Gambar 8. Penentuan celah energi sampel daun sirsak untuk konsentrasi 300 ppm.
-4 -2 0 2 4 0 500 1000 A b so rb an si Panjang Gelombang (nm) 300 ppm 200 ppm 100 ppm 0 0,02 0,04 0,06 0,08 1,8 1,82 1,84
1,86
Proses  penentuan  celah  energi  seperti terlihat pada Gambar 4 dapat dijelaskan secara singkat  sebagai  berikut.  Data  absorbansi  UV- Vis berupa absorbansi dan panjang gelombang dikonversi  menjadi  data  energi ℎ𝑐 𝜆 ⁄ dan
(𝛼ℎ𝑐 𝜆 ⁄ ) 2 .  Kedua  data  ini  kemudian  diplot secara  berturut-turut  sebagai  sumbu  horisontal dan vertical pada Gambar 6. Kemudian, bagian linear  pada  Gambar  6  diaproksimasi  dengan menggunakan aproksimasi linear. Perpotongan garis  linear  yang  menyinggung  bagian  linear kurva  ini  dengan  sumbu  horisontal  (sumbu energi)  merupakan  nilai  celah  energi  material. Pada  Gambar  6,  perpotongan  garis  linera dengan sumbu horisontal adalah pada 1,839 eV, sehingga  disimpulkan  bahwa  estimasi  nilai celah energi ekstrak daun sirsak adalah sebesar 1,839 eV. Penentuan celah energi untuk sampel dengan  konsentrasi  200  ppm  dan  300  ppm ditunjukkan pada Gambar 7 dan Gambar 8.
Dari  analisis  yang  ditampilkan  pada Gambar 7 dan Gambar 8, diperoleh nilai celah energi  sebesar  1,829  eV  dan  1,821  eV  untuk ekstrak  daun  sirsak  dengan  konsentrasi  200 ppm  dan  300  ppm  secara  berturut-turut.  Oleh karena itu, diperoleh estimasi nilai celah energi rata-rata ekstrak daun sirsak sebesar 1,830 eV.
Hasil celah energi untuk senyawa ekstrak daun  sirsak  dalam  penelitian  ini  hampir  sama dengan  nilai  celah  energi  rata-rata  untuk  daun alpukat yakni sebesar 1,833 eV [8], untuk daun gamal sebesar 1,831 eV [9].

## SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  penelitian,  diperoleh nilai  celah  energi  rata-rata  menggunakan metode Tauch plot untuk senyawa hasil ekstrak daun sirsak sebesar 1,830 eV.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Zhou,  H.,  Liqiong,  W.,  Gao,  Y.,  Ma,  T.
2011.  Dye-Sensitized  Solar  Cells  Using  20 Natural  Dyes  as  Sensitizers. Journal  of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 219:188-194.
2. Maddu,  A.,  Mahfuddin  Z.,  dan  Irmansyah. 2007.  Penggunaan  Ekstrak  Antosianin  Kol Merah  sebagai  Fotosensitizer  Sel  Surya TiO 2 Nanokristal Tersensitisasi Dye. Jurnal Makara, 11:78-84.
3. Susmiyanto,  D.,  Wibowo,  N.A.,  Sutresno, A.  2013.  Salatiga:  Posiding  Semnas  Sains dan Pendidikan Sains VIII, UKSW.
4. Khuzaifah,  S.,  Didik  K.,  Khamidinal.,  dan Endarudji S. 2015. J. Pure App. Chem. Res,
4:17-24.
5. Missa,  M.V.,  Pingak,  R.K.  2017.  Kajian Awal Potensi Ekstrak Daun Avokad (Persea Americana)  Sebagai  Bahan  Alternatif Dalam  Piranti  Elektronik  Menggunakan
Spektrofotometer Uv-Vis. Prosiding: Seminar  Nasional  Bidang  MIPA.  Kupang: Undana.
6. Costa, J.C.S., Taveira, R., Lima, C., Mendes, A.  2016.  Optical  Band  Gaps  of  Organic
Semiconductor Materials. Optical Materials, 58:51-60.
7. Tauc,  J.  1968.  Optical  Properties  and Electronic  Structure  of  Amorphous  Ge  and Si. Materials Research Bulletin, 3(1):37-46.
8. Missa,  MV.,  Pingak,  RK,  dan  Sutaji,  HI. 2018. Penentuan Celah Energi Optik Ekstrak Daun Alpukat (Persea Americana Mill) Asal Desa  Oinlasi  Menggunakan  Metode  Tauc Plot. Jurnal  Fisika:  Fisika  Sains  dan Aplikasinya , 3(2), 86-90 .
9. Tedju, J., Bukit, M, dan Johannes, A. 2018. Kajian  Awal  Sifat  Optik  Senyawa  Hasil Ekstraksi  Daun  Gamal  (Gliricidia  Sepium) Asal  Kota  Kupang. Jurnal  Fisika:  Fisika Sains dan Aplikasinya , 3(3), 142-146 .