Methylene blue (MB) merupakan zat pewarna yang banyak digunakan di berbagai industri, termasuk tekstil, percetakan, dan laboratorium. Penggunaan yang luas ini menjadikan MB berpotensi mencemari lingkungan, khususnya perairan, karena sifatnya yang persisten serta dapat menimbulkan dampak negatif bagi kesehatan manusia dan ekosistem. Oleh karena itu, diperlukan metode pendeteksian yang sensitif, cepat, dan akurat untuk memantau keberadaan MB pada konsentrasi rendah.
Berbagai teknik analisis seperti kromatografi, metode elektrokimia, dan spektroskopi telah dikembangkan, namun teknik tersebut sering memerlukan instrumen besar, waktu analisis yang lama, serta persiapan sampel yang kompleks. Salah satu pendekatan alternatif adalah pemanfaatan teknologi Surface Plasmon Resonance (SPR) yang menawarkan sensitivitas tinggi, desain kompak, dan kemampuan deteksi berbasis perubahan indeks bias.
Namun, konfigurasi SPR konvensional masih memiliki keterbatasan karena jarak rambat plasmon yang relatif pendek. Untuk mengatasi hal ini, pendekatan Long-Range Surface Plasmon Resonance (LRSPR) dikembangkan dengan menambahkan lapisan dielektrik sehingga menghasilkan kedalaman penetrasi dan sensitivitas lebih tinggi. Integrasi material nanokomposit seperti silver nanoparticles (AgNP), nitrogen-doped carbon quantum dots (NCQD), dan polivinil alkohol (PVA) semakin meningkatkan performa sensor melalui penguatan medan elektromagnetik dan peningkatan interaksi kimia dengan analit. Melalui rekayasa komposit AgNP-NCQD-PVA pada konfigurasi LRSPR, sensitivitas deteksi methylene blue dapat ditingkatkan secara signifikan, sehingga membuka potensi aplikasi luas dalam pemantauan lingkungan dan analisis kimia berpresisi tinggi.
Metode dan Hasil
Penelitian ini menggunakan konfigurasi Long-Range Surface Plasmon Resonance (LRSPR) dengan lapisan komposit AgNP–NCQD–PVA yang berfungsi sebagai lapisan pemisah dielektrik sekaligus material sensing. Silver nanoparticles (AgNP) disintesis melalui metode reduksi kimia, sementara nitrogen-doped carbon quantum dots (NCQD) diperoleh melalui proses hidrotermal dua tahap. Komposit kemudian dicampurkan dengan PVA dan dilapiskan pada substrat emas menggunakan teknik spin coating.
Pengukuran dilakukan menggunakan konfigurasi Kretschmann dengan sumber cahaya broadband dan deteksi spektrum melalui spektrometer. Resonansi LRSPR dicatat untuk berbagai konsentrasi methylene blue pada rentang 0,5–1000 ppm, dan pergeseran panjang gelombang digunakan untuk menganalisis sensitivitas sensor.
Hasil menunjukkan bahwa konfigurasi LRSPR dengan lapisan komposit AgNP–NCQD–PVA menghasilkan peningkatan sensitivitas yang signifikan dibandingkan LRSPR berbasis emas tanpa lapisan tambahan. Pergeseran panjang gelombang yang dihasilkan mencapai dua rentang sensitivitas, yakni 4,2473 nm/ppm untuk 0,5–5 ppm dan 0,5279 nm/ppm untuk 5–50 ppm, dengan koefisien determinasi yang baik. Selain itu, sensor menunjukkan nilai binding affinity lebih tinggi (1,642 × 10⁴ M⁻¹) dan figure of merit yang lebih besar, menandakan resolusi dan akurasi yang lebih baik.
Secara keseluruhan, penambahan lapisan AgNP–NCQD–PVA terbukti mampu meningkatkan interaksi antara sensor dan molekul methylene blue, menghasilkan deteksi yang lebih sensitif pada konsentrasi rendah serta rentang deteksi yang lebih luas. Temuan ini menegaskan potensi teknologi LRSPR berbasis nanokomposit untuk aplikasi pemantauan lingkungan dan analisis kimia berkinerja tinggi.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Mohd Hafiz Abu Bakar, Muhammad Qayyum Othman, Nur Hidayah Azeman, Nadhratun Naiim Mobarok, Wan Mohd Ebtisyam Mustaqim Mohd Daniyal, Muhammad Asif Ahmad Khushaini, Retna Apsari, Fairuz Abdullah, Ahmad Ashrif A. Bakar. Augmenting long range SPR sensitivity with quantum dots-AgNP-PVA layer for methylene blue detection
