EFFECT OF AgNO 3 CONCENTRATION AND SYNTHESIS TEMPERATURE ON SURFACE PLASMON RESONANCE (SPR) OF SILVER NANOPARTICLES
Pengaruh Konsentrasi AgNO 3 dan Suhu Sintesis terhadap Surface Plasmon Resonance (SPR) Nanopartikel Perak
Irwan R * , Muhammad Zakir, Prastawa Budi
Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan 90245, Makassar-Indonesia
*Corresponding author, +6281343821348, email: irwan07kimia@gmail.com
Received: June 2016 Published: July 2016

## ABSTRACT
The research aims to synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) via bio-reduction method using mangosteen skin extract. The growth of AgNPs was characterized by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis). Based on Surface Plasmon resonance (SPR) data, observation suggested that an increase of initial AgNO 3 concentration along with temperature, had affected its surface Plasmon resonance trend. SPR absorption indicates that the concentration of AgNO 3 and the synthesis temperature was instrumental in the formation of silver nanoparticles.
Keywords : Silver nanoparticles, surface plasmon resonance, mangosteen

## PENDAHULUAN
Nanopartikel  perak  (AgNPs)  merupakan material koloid yang saat ini berkembang sangat pesat.  Material  AgNPs  merupakan  material dengan skala 1-100 nm yang memiliki sifat optik yang  berbeda  dari  material  bulknya.    Material AgNPs telah banyak diaplikasikan dalam bidang kesehatan, katalis, biosensor dan lain sebagainya.
Pembentukan AgNPs  dapat  dilakukan dengan  berbagai  metode  sintesis  seperti  metode sonolisis, elektrokimia, metode radiolysis, metode  reduksi  dan  metode  bioreduksi.  Metode bioreduksi  dengan  menggunakan  bahan  alam saat ini menjadi branch dalam riset nanoteknologi.  Produk  alam  seperti  ekstrak tanaman,  sel  bakteri,  jamur,  dan  fungi  dapat digunakan untuk mereduksi logam Ag + (AgNO3) menjadi
Ag 0 .
Metode bioreduksi mengindikasikan  metode  yang  relatif  cepat, menggunakan  sedikit  pelarut,  dan  murah sehingga  secara  umum  dapat  dikatakan  bahwa metode  bioreduksi  merupakan  metode  ramah lingkungan.
Karakterisasi  nanopartikel  dapat  dilakukan dengan  berbagai  metode  seperti  pengukuran serapan ultraviolet-visible (UV-Vis),  analisis scanning  electron  microscopy (SEM),  analisis transmission electron microscopy (TEM),
selected-area electro diffraction (SAED) dan X- ray  diffraction (XRD).  Namun,  pengamatan terhadap  spektrum  UV-Vis  berupa  pita  serapan surface  Plasmon  resonance (SPR)  merupakan indikasi  terbentuknya  nanopartikel  (Mittal, et al . 2013)
Surface
Plasmon resonance (SPR)
merupakan kumpulan oskilasi terhadap konduksi elekton. Surface adalah  polarisasi  muatan permukaan  yang  dihasilkan  dari  kumpulan oskilasi  elektron,  dan Plasmon analog  untuk kumpulan  oskilasi  elektron  dengan  gas  plasma. Ketika suatu material berinteraksi dengan cahaya (gelombang elektromagnetik) maka akan tercipta oskilasi  pada  permukaan  material.  Muatan  yang beroskilasi  dapat  ditingkatkan  pada  permukaan material  yang  disebut  dengan local  surface Plasmon resonance (LSPR). Beberapa penelitian memperlihatkan  pengamatan  terhadap  serapan SPR  AgNPs.  Pengamatan  SPR  sebagai  indikasi terjadinya  nanopartikel  perak  terjadi  pada panjang  gelombang  430  nm  (Yosefzadi, et  al ., 2014),  421  nm  (Vijayan, et  al .,  2014),  421-431 nm  (Zakir, et  al .,  2014),  420  nm  (Mittal, et  al ., 2013).
Konsentrasi  dan  suhu  sintesis  merupakan faktor  penting  dalam  proses  sintesis  AgNPs. Huang, et  al. (2011)  melaporkan  bahwa  adanya
Irwan R., dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2016, 4(1), 356-361
perbedaan  konsentrasi  AgNO 3 dan  suhu  sintesis berpengaruh  terhadap  pertumbuhan  dan  sebaran nanopartikel perak. Dalam penelitian ini, sintesis nanopartikel  perak  secara  sederhana  dan  ramah lingkungan  menggunakan  ekstrak  kulit  buah manggis  telah  dilakukan.  Pola  pita  serapan  UV- Vis  (SPR)  serta  sebaran  AgNPs  dalam  koloid terhadap perbedaan konsentrasi awal AgNO 3 dan suhu  sintesis  menggambarkan  bahwa  suhu  dan konsentrasi  sangat  berperan  penting  dalam pertumbuhan nanopartikel.

## METODOLOGI Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  Perak  nitrat  (AgNO 3 ,  99.8%,  Merck)  dan serbuk  ekstrak  kulit  buah  manggis  (masten), akuabides,

## Alat
Alat  yang  diperlukan  dalam  penenlitian  ini yaitu  alat-alat  gelas  yang  umum  dalam laboratorium,  oven  (Gen  Lab), neraca  analitik (OHAUS), spektrofotometer UV-Vis (UV-2600), centrifuge mx-305, centrifuge model 800, multi- stirrer 15, hot plate-stirrer (IKA RH BASIC 1), magnetic  bar, pH  meter, blender (Kirin),  botol semprot, dan sendok tanduk.

## Prosedur Kerja
Sebanyak  1.5  g  serbuk  kering  ekstrak  kulit buah  manggis  dimasukkan  ke  dalam  100  mL akuabides, selanjutnya didispersi dengan blender (kirin)  selama  9  menit.  Kemudian  sampel disentifuse  pada  5000  rpm  selama  9  menit. Larutan  supernatan  dikumpulkan  dan  disimpan pada suhu 6  C.
Untuk  mereduksi Ag + menjadi Ag 0 , sebanyak 1 mL ekstrak kulit buah manggis 0.015 g/mL  dicampurkan  ke  dalam  4  mL  larutan AgNO 3 1  mM  dan  diaduk  dengan  pengadukan magnetik  selama  30  menit  pada  suhu  30  C. Larutan  AgNO 3 konsentrasi  3  mM  dan  5  mM serta  suhu  sintesis  60  dan  90  C  masing-masing digunakan dalam sintesis AgNPs.
Reduksi  Ag + atau  pertumbuhan  AgNPs diamati setiap selang waktu tertentu menggunakan  spektrofotometer  UV-2600  pada resolusi  0.5  nm.  Sampel  AgNPs  diamati  pada waktu ke 0; 2; 4; 6; 18; 24; 48; 50 dan 54 jam.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Sintesis AgNPs
Pertumbuhan  Nanopartikel  perak  (AgNPs) dapat  dengan  mudah  diamati  menggunakan serapan  UV-Vis.  Analisis  kualitatif  terhadap pertumbuhan AgNPs dapat ditentukan berdasarkan karakteristik spesifik surface Plasmon  resonance  (SPR)  nanopartikel.  SPR merupakan kumpulan oskilasi terhadap konduksi elektron  yang  terjadi  pada  permukaan  material. Adanya  medan  elektromagnetik  yang  dihasilkan oleh  gelombang  elektromagnetik  menyebabkan eksitasi kumpulan  oskilasi elektron  pada nanopartikel  logam,  yang  disebut  dengan localized surface Plasmon resonance  (Willets, et al .  2007).  Pita  serapan  SPR  AgNPs  terjadi  pada panjang  gelombang  (  )  400-450  nm  (Yosefzadi, dkk.  2014;  Vijayan,  dkk.  2014).    Adanya perubahan  warna  dari  kuning  menjadi  kuning kecoklatan mengindikasikan terbentuknya nanopartikel  perak  sebagai  hasil  dari  fenomena SPR.
Perbedaan  konsentrasi  awal  AgNO 3 dan suhu  sintesis  dilakukan  untuk  mengetahui  pola pertumbuhan  AgNPs  dalam  koloid.  Secara umum,  spektroskopi  UV-Vis  digunakan  untuk menentukan  pita  serapan  SPR.  Gambar  1  (a-c) menunjukkan  spektra  serapan  UV-Vis  koloid AgNPs dalam rentang  = 350 – 550 nm sebagai fungsi terhadap waktu.
Puncak  SPR  yang  khas  pada  daerah  sekitar  443  nm  sesuai  untuk  karakteristik  SPR AgNPs  (Zakir, et  al .  2014)  .  Hal  ini mengindikasikan  adanya  pertumbuhan  AgNPs. Posisi  puncak  SPR  AgNPs  berada  pada  panjang gelombang  443.5,  433.5;  dan  442.5  nm  untuk masing-masing  konsentrasi  awal  AgNO 3 1,  3, dan  5  mM.  Dalam  analisis  serapan  SPR, frekuensi dan lebar pita serapan SPR bergantung pada bentuk dan  ukuran partikel logam dan juga konstanta  dielektrik  dan  medium  sekitar  patikel logam  (Wiley, et  al .  2006).    Meningkatnya intensitas  serapan  SPR  dapat  dihubungkan dengan  peningkatan  jumlah  partikel  dalam medium  reaksi  (Umadevi, et  al .  2013).  Pada Gambar  1,  Pita  serapan  SPR  dengan  intesitas serapan  yang  lebih  tinggi  pada  konsentrasi  awal AgNO 3 3  dan  5  mM  setelah  waktu  inkubasi  6 jam (Gambar 1 (b-c)) menggambarkan pertumbuhan  AgNPs  yang  relatif  lebih  cepat dibanding AgNPs yang disintesis dengan AgNO 3 1  mM  (Gambar  1a).  Namun,  pita  serapan  SPR
dengan intensitas yang cukup tinggi terjadi pada AgNPs  yang  disintesis  dengan  AgNO 3 1  mM setelah  waktu  ke-54  jam  (Gambar  1a).  Hal  ini mengindikasikan  adanya  pertumbuhan  AgNPs yang  relatif  lebih  banyak  jika  dibandingkan dengan  AgNPs  hasil  sintesis  dengan  AgNO 3 konsentrasi  3  dan  5  mM  setelah  waktu  ke-54 jam.
Stabilitas  nanopartikel  dapat  diketahui  dari pita  serapan  SPR  (Huang, et  al .  2011).  Untuk memonitor  kestabilan  koloid  perak,  spektra
serapan  koloid  diukur  berdasarkan  perbedaan waktu  inkubasi.  Adanya  penurunan  intensitas serapan  SPR  setelah  waktu  ke-18  jam  (Gambar 1d)  untuk  masing-masing  AgNPs  dengan konsentrasi awal AgNO 3 3 mM pada pengenceran  dengan  rasio  1:9  (AgNPs  : akuabides)  dan  5  mM  memberikan  indikasi ketidakstabilan nanopartikel perak.
Ketidakstabilan  AgNPs  terlihat  pada  warna koloid  yang  berubah  dari  kuning  muda  menjadi hijau  lumut  disertai  dengan  munculnya  endapan di  dasar  wadah  penyimpanan.  Hal  ini  berbeda untuk  AgNPs  yang  disintesis  menggunakan
AgNO 3 1  mM.  Peningkatan  intensitas  serapan SPR  sampai  waktu  ke-54  jam  (Gambar  1d) menggambarkan  kestabilan  nanopartikel  perak. Kestabilan ini dapat dilihat dari perubahan warna koloid  dari  kuning  muda  menjadi  kuning kecoklatan  yang  konsisten  selama  waktu inkubasi tanpa adanya endapan akibat penggumpalan material.
Puncak  SPR  yang  khas  pada  daerah  sekitar  443  nm  sesuai  untuk  karakteristik  SPR AgNPs  (Zakir, et  al .  2014)  .  Hal  ini
mengindikasikan  adanya  pertumbuhan  AgNPs. Posisi  puncak  SPR  AgNPs  berada  pada  panjang gelombang  443.5,  433.5;  dan  442.5  nm  untuk masing-masing  konsentrasi  awal  AgNO 3 1,  3, dan  5  mM.  Dalam  analisis  serapan  SPR, frekuensi dan lebar pita serapan SPR bergantung pada bentuk dan  ukuran partikel logam dan juga konstanta  dielektrik  dan  medium  sekitar  patikel logam (Wiley, et al . 2006).
Meningkatnya intensitas serapan SPR dapat dihubungkan dengan peningkatan jumlah partikel  dalam  medium  reaksi  (Umadevi, et  al . 2013). Pada Gambar 1, Pita serapan SPR dengan
Gambar  1  Spektra  serapan  UV-Vis  AgNPs  selama  waktu  reaksi  dengan  mereduksi masing-masing  (a)  1,  (b)  3,  dan  (c)  5  mM  larutan  AgNO 3 menggunakan  ekstrak  kulit buah manggis 0.015 g/mL. (d) perubahan intensitas serapan SPR selama waktu reaksi.
intesitas  serapan  yang  lebih  tinggi  pada konsentrasi  awal  AgNO 3 3  dan  5  mM  setelah waktu  inkubasi  6  jam  (Gambar  1  (b-c)) menggambarkan  pertumbuhan  AgNPs  yang relatif  lebih  cepat  dibanding  AgNPs  yang disintesis  dengan  AgNO 3 1  mM  (Gambar  1a). Namun, pita serapan SPR dengan intensitas yang cukup  tinggi  terjadi  pada  AgNPs  yang  disintesis dengan  AgNO 3 1  mM  setelah  waktu  ke-54  jam (Gambar  1a).  Hal  ini  mengindikasikan  adanya pertumbuhan  AgNPs  yang  relatif  lebih  banyak jika  dibandingkan  dengan  AgNPs  hasil  sintesis dengan  AgNO 3 konsentrasi  3  dan  5  mM  setelah waktu ke-54 jam.
Stabilitas  nanopartikel  dapat  diketahui  dari pita  serapan  SPR  (Huang, et  al .  2011).  Untuk memonitor  kestabilan  koloid  perak,  spektra serapan  koloid  diukur  berdasarkan  perbedaan waktu  inkubasi.  Adanya  penurunan  intensitas serapan  SPR  setelah  waktu  ke-18  jam  (Gambar 1d)  untuk  masing-masing  AgNPs  dengan konsentrasi awal AgNO 3 3 mM pada pengenceran  dengan  rasio  1:9  (AgNPs  : akuabides)  dan  5  mM  memberikan  indikasi ketidakstabilan nanopartikel perak.
Tabel 1. Hasil serapan SPR terhadap nanopartikel perak pada berbagai konsentrasi AgNO 3 dengan suhu sintesis 30  C.
Waktu Inkubasi (Jam)
Surface Plasmon Resonance (nm) [AgNO 3 ] = 1 mM, 30  C [AgNO 3 ] = 3 mM, 30  C [AgNO 3 ] = 5 mM, 30  C 0 - - 382.5 2 - 425.5 433.5 4 416.0 430.5 439.5 6 427.0 433.5 442.5 18 439.0 442.0 455.0 24 440.0 442.0 451.0 48 443.0 443.0 439.0 50 443.5 443.5 451.0 54 443.5 443.5 437.0
Ketidakstabilan  AgNPs  terlihat  pada  warna koloid  yang  berubah  dari  kuning  muda  menjadi hijau  lumut  disertai  dengan  munculnya  endapan di  dasar  wadah  penyimpanan.  Hal  ini  berbeda untuk  AgNPs  yang  disintesis  menggunakan AgNO 3 1  mM.  Peningkatan  intensitas  serapan SPR  sampai  waktu  ke-54  jam  (Gambar  1d) menggambarkan  kestabilan  nanopartikel  perak. Kestabilan ini dapat dilihat dari perubahan warna
koloid  dari  kuning  muda  menjadi  kuning kecoklatan  yang  konsisten  selama  waktu inkubasi tanpa adanya endapan akibat penggumpalan material.
Pita serapan SPR AgNPs diamati mulai dari jam ke-0 sampai jam ke-54 setelah sintesis. Dari data  Tabel  1.,  pertumbuhan  AgNPs  diamati setelah  waktu  ke-4  jam  untuk  konsentrasi AgNO 3 1  mM,  sedangkan  SPR  untuk  kedua konsentrasi  AgNO 3 3  dan  5  mM  masing-masing teramati  pada  waktu  ke-2  jam  dan  0  jam.  Dari data  Tabel  1  adanya  pergeseran  SPR  ke-  yang lebih  besar  dapat  disebabkan  oleh  ukuran partikel  yang  menjadi  lebih  besar.  Penelitian Huang, et  al. (2011)  melaporkan  bahwa pergeseran  nilai  SPR  ke-  yang  lebih  besar (pergeseran merah) merupakan hasil dari ukuran material yang menjadi lebih besar.
Stabilitas  nanopartikel  dapat  diketahui  dari pita  serapan  SPR  (Huang, et  al .,  2011).  Untuk memonitor  kestabilan  koloid  AgNPs,  spektra serapan  koloid  diukur  berdasarkan  perbedaan waktu  inkubasi.  Adanya  penurunan  intensitas serapan  SPR  setelah  waktu  ke-18  jam  (Gambar 1d)  untuk  masing-masing  AgNPs  dengan  C 0 AgNO 3 3  mM  (pengenceran  10x  dengan akuabides)  dan  5  mM  memberikan  indikasi ketidakstabilan nanopartikel perak.
Ketidakstabilan  AgNPs  terlihat  pada  warna koloid  yang  berubah  dari  kuning  muda  menjadi hijau  lumut  disertai  dengan  munculnya  endapan di  dasar  wadah  penyimpanan.  Hal  ini  berbeda untuk  AgNPs  yang  disintesis  menggunakan AgNO 3 1  mM.  Peningkatan  intensitas  serapan SPR  sampai  waktu  ke-54  jam  (Gambar  1d) menggambarkan  kestabilan  nanopartikel  perak. Kestabilan ini dapat dilihat dari perubahan warna koloid  dari  kuning  muda  menjadi  kuning kecoklatan  yang  konsisten  selama  waktu inkubasi tanpa adanya endapan akibat penggumpalan material. Berdasarkan data serapan  SPR  AgNPs  yang  konsisten  selama waktu  inkubasi,  maka  C 0 AgNO 3 1  mM digunakan  sebagai  prekursor  pada  sintesis AgNPs untuk variasi suhu sintesis.
Dalam penelitian ini digunakan variasi suhu sintesis 30, 60, dan 90  C untuk mengetahui pola pertumbuhan  AgNPs  berdasarkan  suhu  reaksi. Pengaturan  suhu  dilakukan  selama  proses pengadukan  campuran  AgNO 3 1  mM  dengan ekstrak sampel. Serapan SPR AgNPs berdasarkan suhu sintesis selama waktu inkubasi
ditunjukkan  pada  Gambar  2.  Gambar  2 menunjukkan perubahan spektra serapan UV-Vis AgNPs hasil reduksi AgNO 3 1 mM menggunakan  ekstrak  sampel  0.015  g/mL masing-masing  pada  suhu  (T)  30  C  (a),  60  C (b),  dan  90  C  (c),  Puncak  SPR  pada  masing- masing AgNPs terjadi pada  443 nm (T=30  C), 413-432  nm  (T=60  C),  dan  424-429  nm  (T=90  C) setelah waktu inkubasi tertentu. Puncak SPR AgNPs  yang  disintesis  pada  suhu  30  C  relatif lebih tinggi dibandingkan dengan yang disintesis pada 60  C.
Hal  ini  berbeda  dengan  puncak  SPR  yang disintesis pada suhu 90  C dimana puncak relatif tajam  terjadi  pada  menit  ke-30  mengindikasi reduksi  ion  Ag + menjadi  Ag 0 dapat  dipercepat dengan  mengganti  suhu  sintesis  dari  30  menjadi 90  C  (Gambar  2  a,c).  Puncak  SPR  AgNPs berdasarkan  perbedaan  suhu  secara  signifikan mengalami  pergeseran  biru.  Reduksi  ukuran logam  nanopartikel  memungkinkan  adanya pergeseran  biru  dengan  distribusi  ukuran  yang beragam (Huang, et al ., 2011).
Pertumbuhan  AgNPs  dapat  dilihat  pada serapan  SPR  selama  waktu  inkubasi.  Puncak SPR AgNPs yang relatif muncul setelah hari ke- 3 pada AgNPs yang disintesis dengan suhu 60  C mengindikasi adanya perlambatan proses pertumbuhan  partikel.  Berbeda  dengan  AgNPs yang  disintesis  pada  suhu  30  dan  90  C  dimana puncak  SPR  relatif  muncul  masing-masing setelah waktu ke-4 jam dan menit ke-30. Hal ini mengindikasi  pada  suhu  sintesis  90  C,  proses nukleasi  berlangsung  cepat  mengakibatkan terjadi pertumbuhan yang relatif cepat dibanding
pada suhu sintesis 30 dan 60  C. Pergeseran nilai SPR  (424-429  nm)  dan  penurunan  intensitas serapan SPR AgNPs pada T= 90  C (Gambar 2c) setelah  waktu  inkubasi  hari  ke-1  mengindikasi waktu berperan penting dalam sintesis AgNPs.

## KESIMPULAN
Nanopartikel perak (AgNPs) dapat disimtesis  dengan  ekstrak  kulit  buah  manggis konsentrasi  0.015  g/mL.  Berdasarkan  data  nilai serapan dan pola spektra SPR, maka C 0 AgNO 3 ,
Gambar 2 Spektra serapan UV-Vis AgNPs selama waktu inkubasi dengan suhu (a) 30,
(b) 60, dan (c) 90  C
Irwan R., dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2016, 4(1), 356-361
suhu sintesis  dan waktu  inkubasi yang disarankan  adalah  1  mM,  30  C  dan  54  jam. Konsentrasi ekstrak sampel adalah 0.015 g/mL.

## DAFTAR PUSTAKA
Huang,  J.,  Zhan,  G.,  Zheng,  B.,  Sun,  D.,  Lu,  F., Lin,  Y.,  Chen,  H.,  Zheng,  Z.,  Zheng,  Y.  dan Li,  Q.  2011b.  Biogenic  Silver  Nanoparticles by Cacumen  platycladi Extract:  Synthesis, Formation  Mechanism,  and  Antibacterial Activity. Ind.  Eng.  Chem.  Res. 50:  9095- 9106.
Mittal, A.K., Chisti, Y. dan Banerjee, U.C. 2013. Synthesis  of  Metallic  Nanoparticles  using Plant Extracts. Biotechnol. Adv. 31: 346-356. Umadevi, M., Bindhu, M.R. dan Sathe, V. 2013. A  Novel  Synthesis  of  Malic  Acid  Capped Silver Nanoparticles using
Solanum lycopersicums Fruit  Extract. J.  Mater.  Sci. Technol. 29(4): 317-322.
Vijayan,  S.R.,  Santhiyagu,  P.,  Singamuthu,  M., Ahila,  N.K.,  Jayaraman,  R.  dan  Ethiraj,  K. 2014.  Synthesis  and  Characterization  of Silver and Gold Nanoparticles using Aqueous Extract of Seaweed, Turbinaria conoides , and their Antimicrofouling Activity. Sci. World J.
1-10.
Wiley,  B.J.,  Im,  S.H.,  Li,  Z.Y.,  McLellan,  J., Siekkinen, A. dan Xia, Y. 2006. Maneuvering the  Surface  Plasmon  Resonance  of  Silver Nanostructure through Shape-Controlled Synthesis. J.  Phys.  Chem.  B. 110:  15666- 15675.
Willets,  K.A.,  Hall,  W.P.,  Sherry,  L.J.,  Zhang, X.,  Zhao,  J.  dan  Duyne,  R.P.V.  2007.
Nanoscsale Localized Surface Plasmon Resonance  Biosensors. Nanobiotech.  II .  159- 173.
Yousefzadi,  M.,  Rahimi,  Z.  dan  Ghafori,  V. 2014.  The  Green  Synthesis,  Characterization and  Antimicrobial  Activities  of  Silver Nanoparticles  Synthesized  from  Green  Alga Enteromorpha  flexuosa (wulfen)  J.Agardh. Mater. Lett. 137: 1-4.
Zakir,  M.,  Maming,  Lembang,  E.Y.  dan Lembang, M.S. 2014. Synthesis of Silver and Gold Nanoparticles through Reduction Method  using  Bioreductor  of  Leaf  Extract  of Ketapang  ( Terminalia  catappa ). Int.  Con. Adv. Mater. & Prac. Nanotech . Jakarta.