Belakangan ini, kesadaran keselamatan manusia dan kesehatan lingkungan telah muncul. Formaldehida adalah salah satu polutan berbahaya dan gas racun di antara senyawa organik volta (voltaic organic compounds/ VOC), bahkan pada konsentrasi rendah. Ini dikenal sebagai pelepasan polutan udara dalam ruangan paling produksi kimia, aktivitas manufaktur antropogenik, dekomposisi termal bahan konstruksi, dan residu pestisida.
Ini telah menjadi bahan kimia yang populer di berbagai industri manufaktur karena kemurnian tinggi, relatif murah, dan aktivitas kimiawi. Misalnya karpet, kain pelapis, perekat, mesin fotocopy, pestisida, produk kayu, obat-obatan, plastik, produk rumah tangga, bahan bangunan, serat sintetis, pewarna, dan bahan pembersih. Paparan konsentrasi formaldehida yang berlebihan dapat menyebabkan beberapa efek merugikan seperti kesulitan bernapas, tenggorokan, hidung, dan iritasi mata, batuk, mual, bersin, risiko kematian akibat terhirup dan penyerapan kulit, asma, kanker nasofaring, iritasi hidung, saluran cerna saluran serta radang kerongkongan dan mulut.
Penghuni yang menghabiskan banyak waktu di dalam gedung akan rentan terhadap efek kesehatan yang merugikan karena ventilasi yang tidak memadai dan kontaminan kimiawi pada bahan bangunan. Oleh karena itu, paparan formaldehida yang tidak terkendali bisa sangat berbahaya bagi kesehatan manusia karena sifatnya yang berbahaya, toksisitas, dan mudah menguap. Studi menunjukkan bahwa iritasi hidung dan tenggorokan bisa terjadi saat terkena kadar formaldehida serendah 0,08 ppm.
Karena itu, studi ilmiah untuk sensor formaldehida dengan kinerja tinggi dan pemantauan sangat penting bagi kehidupan manusia. Struktur sensor yang dibuat harus bisa mencapai karakteristik penginderaan yang sangat baik seperti sensitivitas tinggi, linearitas tinggi, kekompakan, dan pengukuran stabil.
Faktor Ultrahigh Q dari MsR akan menunjukkan kepadatan energi yang tinggi, garis panjang gelombang resonansi yang sangat sempit, waktu siklus yang lebih lama untuk foton di rongga yang dapat meningkatkan interaksi antara cahaya dan lingkungan eksternal. Energi akan menyebar dalam bentuk medan evanescent ke media sekitarnya saat WGM terkurung di dalam resonator. Karena lingkungan sekitar bervariasi di dalam medan evanescent, itu akan diubah menjadi ragam perubahan. Interaksi antara analit yang dipasang pada permukaan MsR dan bidang ragam akan meningkatkan indeks bias efektif (RI). Ketika molekul di sekitarnya memasuki medan evanescent resonator, kehilangan energi cahaya akan meningkat karena hilangnya penyerapan dan kehilangan hamburan.
Pergeseran panjang gelombang resonansi diamati ketika konsentrasi uap meningkat dari 0 ppm menjadi 0,18 ppm. Pergeseran panjang gelombang SmF-ZnO menghasilkan pergeseran puncak dari 1531,1 nm menjadi 1531,8 nm dengan hanya pergeseran 0,7 nm. Sedangkan pergeseran panjang gelombang resonansi MsR-ZnO meningkat secara monoton dari 1550 nm menjadi 1550,95 nm pada amplitudo 0,95 nm saat level konsentrasi meningkat.
Hal ini disebabkan energi yang terkurung di dalam MsR menyebar dalam bentuk medan evanescent. Ini akan berubah menjadi perubahan ragam ketika bidang evanescent terkena perubahan lingkungan eksternal. Dengan demikian, indeks bias efektif (RI) akan meningkat bila ada interaksi antara medan mode dan analit sekitarnya yang dipasang pada permukaan MsR. Seperti disebutkan sebelumnya, sensor resonator WGM akan menunjukkan pergeseran panjang gelombang resonan sesuai dengan perubahan neff. Grafik garis tren dalam hal pergeseran panjang gelombang. Hal ini menunjukkan bahwa MsR-ZnO menghasilkan sensitivitas 4.8 yang lebih baik dari SmF-ZnO dengan 3.6.
Sensor formaldehida ragam galeri whispering yang menggabungkan resonator bola-mikro dan kaca berlapis nanorod ZnO telah berhasil didemonstrasikan dalam penelitian ini. Ini memanfaatkan faktor-Q tinggi dari resonator bola-mikro yang menunjukkan kepadatan energi tinggi untuk interaksi analit cahaya dan konduktivitas besar kaca berlapis nanorod ZnO untuk meningkatkan kinerja penginderaan.
Meskipun meningkatkan kinerja penginderaan, sensor yang diusulkan juga memudahkan kompleksitas dalam menangani bola-mikro yang dilapisi secara langsung selama proses sintesis. Ini adalah pendekatan sederhana yang menghindari penurunan kinerja microfiber karena intervensi microfiber yang dilapisi secara langsung. Secara keseluruhan, sensitivitas sensor yang diusulkan meningkat dengan faktor 1,84 dan 1,33 dalam hal daya luaran dan pergeseran panjang gelombang masing-masing dibandingkan dengan rekannya. Resolusi MsR-ZnO meningkat tajam dengan faktor 1,87 dibandingkan dengan SmF-ZnO. Sensor formaldehida yang diusulkan menggunakan perilaku kepadatan energi tinggi dari resonator bola-mikro untuk sambungan medan cepat dengan analit di sekitarnya. Mereka juga memiliki proses kemisorpsi yang kuat pada permukaan nanorod ZnO untuk meningkatkan kepekaan terhadap uap formaldehida. Selain meningkatkan kinerja, ini menunjukkan pendekatan sederhana yang mengurangi kompleksitas untuk menangani mikrofiber selama proses sintesis. Teknik yang diusulkan ini telah menunjukkan hasil eksperimen yang sangat baik untuk aplikasi penginderaan formaldehida.
Penulis : Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399220314869
Jali, M.H.,Rahim, H.R.A.,Johari, M.A.M.,Ali, U.U.M.,Johari, S.H.,Mohamed, H.,Harun, S.W.,Yasin, M. Formaldehyde sensor with enhanced performance using microsphere resonator-coupled ZnO nanorods coated glass.
https://doi. org/10.1016/j.optlastec.2020.106853.
