Prosiding Kimia FMIPA

* Corresponding author Phone : +6285649268566

e-mail: istisyad@yahoo.com 1 Alamat sekarang : Jurusan Kimia, Fakultas MIPA,

Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

e-mail: syafi@chem.its.ac.id fredy@chem.its.ac.id

SK SK-091304

Pemanfaatan Motor DC dari Mesin Fotokopi Bekas untuk Pembuatan Spin Coater

sebagai Pelapisan Silika GF pada Slide Mikroskop sebagai Media KLTP

Syafi Munawir Almaki*, Fredy Kurniawan1

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Abstrak

Telah dilakukan pembuatan spin coater dengan menggabungkan motor DC bekas bagian dari mesin fotokopi dan

mikrokontroler ATMEGA 16 yang diprogram dengan bahasa Assembly. Hasil pembuatan spincoater kemudian diuji dengan

okto coupler untuk mengetahui kecepatan yang dihasilkan. Hasil pembuatan menunjukan naiknya tegangan dapat meningkatkan kecepatan spin coater. Kemudian spin coater ini digunakan untuk melapiskan silika GF pada slide kaca

mikroskop untuk selanjutnya digunakan sebagai plat KLTP. Pembuatan plat KLTP metode spin coater ini dilakukan pada

kecepatan 137, 250, 368, 567, 753, 854, 935, 1130 rpm. Hasil pelapisan kemudian diukur ketebalannya dengan mikroskop

optik, Hasil pengukuran menujukkan bahwa ketebalan film tipis silika GF semakin berkurang dengan bertambahnya kecepatan. Kecepatan terendah menghasilkan 0,02 mm dan pada kecepatan tertinggi menghasilkan 0,001 mm. Pada uji

pemisahan senyawa, KLTP metode spin coater dibandingkan dengan metode pencelupan dan KLTP komersial. Pada uji ini,

pemisahan menunjukkan perbedaan hasil pemisahan yang tidak signifikan.

Kata Kunci : Pati, Bacillus stearothermophilus, -Amilase Termostabil, Termofilik

Abstract Spin coater fabrication have been done from recycled DC motor from copy machine combined with Atmega16 .

DC motor is controled by computer using Assembler language. The speed of the motor is monitored using octo coupler. This

spin coater then used for deposition of silica onto microscope slide glass. Then the modified silica slide is used for thin layer chromatography (TLC). The speed at deposition was varied ( 137, 250, 368, 567,753,854, 935,1130 rpm).The

influence of thickness of silica is obseved using microscope optic. The lowest speed 137 rpm yield 0,02 mm and the fastest

speed at 1130 yield 0,001mm. The plates then are used for separation of ballpoint ink. The performance of the plate which

made by spincoater is compared to the plate which is made by immersed methode and the commersial plates. The result showed that the thickness of silika decreased along with of theincreasing velocity. The result showed no significant different

in separation..

Keywords : Starch; Bacillus stearothermophilus; Thermostable -Amylase; Thermophilic

1. Pendahuluan Semakin pesatnya teknologi material menyebakan ikut

berkembangnya jenis dan aplikasi metode coating. Pelapisan atau coating merupakan salah satu metode

untuk mendapatkan bentuk dan sifat baru dari suatu

material. Hingga saat ini ada beberapa teknologi yang

cukup famliar dikembangkan dibidang industri. Beberapa diantaranya antara lain: chemical vapor deposition

(CVD), physical vapor deposition (PVD), electroplating,

spraying, dan spin coating ( Leyens, 1998). Setiap jenis

coating ini memilki sifat hasil pelapisan yang berbeda sesuai dengan prinsip dasar pelapisannya. Hal ini yang

menyebabkan penggunaan metode coating dalam

aplikasi industri dan riset berbeda beda.

Pada proses CVD, wafer (substrat) diletakkan

di depan pada satu atau lebih prekursor yang bereaksi

pada permukaan substrat untuk menghasilkan deposit yang diinginkan, kemudian dikeluarkan oleh aliran gas

melalui reaksi ruangan. Keuntungan metode ini adalah

menghasilkan lapisan dengan kemurnian yang tinggi,

Kelemahan metode ini membutuhkan instrumen besar sehingga harganya relatif mahal (Pierson, 1966).

Electroplating memiliki cara kerja mirip

dengan elektrolisa, yaitu pelapis bertindak sebagai anoda

sedangkan material dasarnya sebagai katoda. Cara terakhir ini yang disertai dengan perlakuan awal terhadap

benda kerja yang baik mempunyai berbagai keuntungan

dibandingkan dengan cara-cara yang lain. Kelemahan

Electroplating antara lain material pelapisan yang terbatas pada gaya Faraday, dan hanya dapat berlaku

pada senyawa tertentu, dan permukaan yang menjadi

objek harus bersih dari pengotor apapun, sehingga membutuhkan proses yang biayanya cukup mahal.

PVD digunakan untuk meningkatkan

kekerasan dan daya tahan terhadap keausan, mengurangi

efek gesekan, dan meningkatkan daya tahan terhadap oksidasi. Mekanismenya target material ditembaki

dengan energi agar atom- atomny lepas kemudian ditransferkan dan didepositkan pada material yang ingin

Prosiding Skripsi Semester Genap 2010/2011

Prosiding Kimia FMIPA

di lapiskan. Namun, PVD juga memiliki kelemahan yaitu

beberapa proses memerlukan tekanan dan temperatur yang tinggi, proses pada suhu yang tinggi memerlukan

sistem pendinginan yang mahal, dan biasanya kecepatan

deposisi cukup lambat (Azo, 2010). Spin coating merupakan sebuah metode yang umum dan sederhana

untuk pelapisan material polimer pada wafer silikon.

Setelah larutan pelapis diteteskan pada wafer, sudut dari pelapisan ditentukan dengan gaya sentrifugal yang

dikendalikan dari larutan menyebar pada wafer, dan pada

kecepatan tinggi ( 2000- 4000 rpm ) lapisan tipis

terbentuk (Hak-jukim, 2002). Metode ini memilki keunggulan yaitu dapat mencapai ketebalan yang sangat

kecil.

Spin coater merupakan salah satu alat pelapis

atau coater yang didasarkan pada gaya sentrifugal desposit pada substrat. Secara umum ketebalan

ditentukan kecepatan putaran dan kekentalan deposit.

Alat ini terdiri dari motor dan beberapa rangkain

elektronik yang digunakn untuk mengendalikan kecepatan putaran. Motor DC adalah motor yang dapat

digunakan untuk membuat spin coater. Pembuaatnnya

dapat dilakukan dengan mengubah tegangan melalui PC.

Pengubahan tegangan ini dilakukan dengan bantuan mikrokontroler. Pada penelitian ini dibuat spincoter yang komponennya terdiri dari motor DC bekas mesin

fotokopi dan mikrokontroler.

Spin coater ini kemudian diaplikasikan untuk pembuatan plat kromatografi lapis tipis preparatif

(KLTP). Spin coater yang akan dibuat sendiri ini

berukuran kecil atau biasa disebut sebagai instrumen kit

dan dapat dapat menghasilkan ketebalan lapisan tipis yang relatif konsisten. Kedua hal yang tersebut dapat

dijadikan solusi untuk mengatasi ketidakmampuan

metode pencelupan (immersed methode) dalam

pengendalian ketebalan plat KLTP.

2 Prosedur Kerja

2.2.1 Pembuatan Spin coater

Mikrokontroler dirangkai dengan motor DC dan driver motor dan okto coupler yang memiliki

potensial 24 Volt. Rangkaian alat tersebut dihubungkan

dengan komputer yang telah terinstalasi program bahasa

Assembly.

2.2.2 Pembuatan Bubur Silika

Bubuk silika GF sebanyak 22 gram dilarutkan

dalam pelarut campuran metanol dan air yang telah diaktivasi. Perbandingan pelarut metanol dan air adalah

3:1. Metanol dan air masing-masing didinginkan pada

suhu 10oC selama 12 jam, sedangkan bubuk silika GF

dipanaskan dalam oven pada suhu 110oC selama 1 jam (Panji, 2008).

2.2.3 Pembuatan Plat KLTP dengan spin coater

Bubur silika dituangkan pada slide kaca yang telah ditempatkan di atas spin coater. Slide kaca diputar

dengan kecepatan yang bervariasi antara 137, 250, 368,

567, 753, 854, 935, 1130, dan 1350 rpm.

3.2.4. Pembuatan KLTP dengan Metode Pencelupan

(Immersed Methode)

Slide kaca dimasukkan dalam bubur silika

dengan posisi miring selama 1 menit. Kelebihan silika dibiarkan menetes. Slide kaca kemudian ditiriskan sampai kering

2.2.5 Analisa Plat KLTP menggunakan Mikroskop

Optik Plat KLT hasil pelapisan menggunakan spin

coater dan metode celup diamati dengan mikroskop optik

OLYMPUS BX-60 dengan perbesaran 50 kali.

2.2.6 Pengujian secara Kimia Hasil Pelapisan Spin Coater dengan Metode Pencelupan

Plat KLTP hasil pelapisan dengan alat spin coater

dan metode pencelupan di uji kemampuan pemisahannya. Sebelum diuji , diaktivasi terlebih dahulu

dengan dipanaskan pada suhu 110o selama 1 jam.

Kemudian dengan ditotolkan senyawa tinta lalu dielusi

menggunakan eluen aseton dan metanol dengan perbandingan 2:2.

2.3. Hasil dan Pembahasan Penelitian ini bertujuan untuk membuat alat

spin coater. Spin coater diaplikasikan untuk membuat

lapisan silika pada slide kaca. Selanjutnya slide kaca

yang telah terlapisis silika digunakan sebagai plat KLTP. Karakterisasi hasil pelapisan dengan alat spin coater

diamati menggunakan mikroskop optik. Penelitian ini

dilakukan dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah

pembuatan alat spin coater yang meliputi pembuatan rangkaian mikrokontroler dan pembuatan software untuk

pengendali kecepatan putaran. Tahap kedua yaitu

pembuatan bubur silika, yang diawali dengan

mengaktivasi silika metanol dan air. Tahap ketiga yaitu karakterisasi hasil pelapisan bubur silika secara

mikroskopik.

2.3.1Pembuatan Alat spin coater Spin coater dibuat dengan cara menyusun

beberapa rangkaian komponen IC menjadi lima bagian

pembangun mikrokontroler yaitu power suply,

mikrokontroler, dan motor driver dan motor DC, dan software.berikut diagram blok spin coater.

2.3.1 Pembuatan Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan pengendali utama

dalam spin coater. Fungsi yaitu untuk mengendalikan kecepatan motor DC. Pengendalian utama yang

digunakan adalah rangkaian minimum sistem

mikrokontroler ATMEGA 16. Pada rangkaian minimum

sistem mikrokontoller tersebut berfungsi untuk membatasi tegangan yang diterima oleh motor DC untuk

memutar rotor.

2.3.2. Rangkaian Power Suply Desain alat ini secara keseluruhan

membutuhkan satu power suply. Hal ini ditujukan untk

memudahkan dalam hal pemindahan hardware ke dalam

suatu tempat tertentu atau yang sering disebut dengan istilah hand held. Adapun rangkaian untuk power supply tersusun atas trafo 1 A, jembatan, rectifier,

regulator 7808, transistor power PN3055 sebagai penguat

arus, dan resistor power 12 ohm 5watt. Besarnya resistor tersebut dapat dicari dengan mengukur besarnya arsu

beban yang dibutuhkan yaitu sekitar 1A, sesuai dengan

Prosiding Kimia FMIPA

persamaan tegangan pada transistor Vce=Vcc.R1,

besarnyaVce maksimum yang besarnya resistansi dapat diperoleh R1 = (Vcc-Vce)/Ic = (12-1,5)/1=10,5 ohm.

Untuk menjamin ketahanan dari transistor maka besarnya

R harus dipilih lebih besar dari 10,5 ohm atau sekitar

12ohm. Rangkaian power supply adalah sebagi berikut :

Gambar 4.3 Skematik Power Suply untuk Spin Coater

2.3.3 Pembuatan driver motor

Pada rangkain driver motor ini digunakan untuk mengatur arah putaran motor DC agar

teratur. Dalam aplikasi ini putaran motor diatur oleh

perintah dari rangkaian mikrokontroler, sehingga

rangkaian driver digunakan untuk menjalankan perintah tersebut yang kemudian keluarannya dapat memutar

motor sesuai perintah.

Perintah dari mikrokontroler diterima

oleh driver sebagai inputan 5 volt, sedangkan motor membutuhkan 24 volt untuk berputar. Oleh sebab itu

rangkaian driver dibuat untuk meneruskan tegangan 24

volt dari Vcc+ ke keluaran jika mendapat input 5 volt.

Gambar 4.4 Hasil Desain Alat spin coater

2.3.4 Pembuatan Perangkat lunak

Spin coater yang telah dirangkai difungsikan

dengan perangkat lunak menggunakan bahasa Assembly.

Perangkat lunak ini digunakan untuk mengendalikan putaran motor DC. Mekanismenya,bahasa Assembly akan

memberikan bahasa mnemonic yang akan memberikan

bahasa mesin pada mikrokontroler. Mikrokontroler akan

menterjmahkan bahasa ini ke dalam bentuk kode yang

pada akhirnya akan memberikan sebuah perintah untuk

melakukan perubahan tegangan sesuai yang input dari

PC. berikut adalah Hasil pembuatan perangkat lunak

ditampilkan ditampilkan pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Contoh Program Assembly

Pemrograman yang digunakan dalam pengisian

chip ATMEGA 16 merupakan progam Code Vision. Proses pengompilernya selesai dengan menghasilkan file

yang berakhiran .HEX dan .LIST. Jika tidak ada

kesalahan pada listing progam maka selanjutnya lakukan

pengisian (download progam) ke IC mikrokontroller ATMEGA16. Pada proses pengisian progam

menggunakan ATMEL dan DB9 untuk menghubungkan

ke progam Assembly dengan bentuk database yang dapat

mengecek data keypad dan beberapa nilai digital dari penggunaan kode.

2.3.5 Motor DC

Motor DC yang digunakan adalah motor DC bekas, yaitu diambil dari mesin fotokopi yang telah rusak

atau tidak terpakai. Alasan pemilihan jenis motor

berjenis motor DC dibandingkan motor servo ataupun

motor stepper adalah banyaknya limbah atau barang elektronik rusak yang substansinya mengandung motor

DC lalu adanya kemampuan motor DC dikendalikan

dengan hanya mengatur input secara insitu. Hal ini membuat Pengendalian motor DC ini dapat dilakukan

dengan mengatur voltase yang diberikan pada motor DC.

Pengaturan voltase dilakukan oleh mikrokontoler dengan

memberikan kode operasi yang diterjemahan sebagai bahasa mesin oleh driver motor. Bahasa mesin yang di

masukan dalam driver kemudian diubah oleh driver

menjadi impuls tegangan.

Hasil pengendalian putaran motor DC kemudian di ukur dengan okto coupler untuk memeriksa

apakah kode assembly yang diinputkan ke

mikrokontroler sudah menghasilkan kecepatan yang

sesuai. Hasil pengkalibrasian kecepatan dimunculkan oleh Gambar 4.6.kering putih tulang. Kambourova et al.,

(1995) melaporkan bahwa B. stearothermophilus

menghasilkan sel kering sebanyak 0,9 g dalam 1 L media

(media cair + pati), sehingga hasil yang didapat setara dengan yang pernah dilakukan oleh Kambourova et al.,

(1995).

2.3.6 Analisa Plat KLTP menggunakan Mikroskop Optik

Analisa ketebalan dilakukan dengan

menggunakan mikroskop optik untuk mengukur

ketebalan lapisan silika pada plat kaca. Kemudian

dilakukan variasi kecepatan pada kekentalan yang sama. Kecepatan yang digunakan adalah 137, 250, 368, 567,

753, 854, 935, 1130, 1350 rpm. Hasil pelapisan

ditunjukkan pada tabel 4.5

Prosiding Kimia FMIPA

Tabel 4.1 Hasil Ketebalan Plat KLT

(a) (b) (c) (d) Gambar 4.16 Hasil Pengujian Plat KLTP dengan

Ketebalan masing - masing (a)20m(b) 17m(c) 15 m

(d)13 m . Eluen yang digunakan Aseton danMetanol

dengan Perbandingan 2:2

Pada gambar 4.16 tampak bahwa senyawa

terpisah setelah dielusi menggunakan campuaran metanol

dsn aseton dengan perbandingan 2 : 2. Pemilihan perbandingan ini didasarkan pada ketebalan plat KLTP.

Plat KLTP pada kecepatan 1 dan 2 berkisar anatara 0,02

dan 0,017 mm, jadi dikhawatirkan eluen tidak bisa

memsisahkan secara sempurna akibat tidak cukup jumlahnya untuk naik ke permukaan atau ujung sisi atas

KLTP.Sehinggs perbandingan ini dianggap paling sesuai

untuk digunakn sebagai eluen. Pada gamabar 4.16(a) plat

KLTP pada ketebalan 0,02 menunjukkan pemisahan yangh kurang bagus, hal ini dapat dilihat dari hasil

pemisahan senyawa, pada plat dengan ketebalan ini jarak

antara senyawa merah dan kuning cukup dekat sehingga

misalkan pada penelitian membutuhkan pengambilan fraksi yang berwarna kuning, maka akan menemui

kesulitan dalam pengambilan fraksi tersbut karena takut

masih tercampur dengan fraksi dibawahnya. Pada

gambar 4.16(b) Tampak bahwa hasil pemisahan tinta sudah cukup bagus. Hal ini ditandai dengan jarak

pemisahan warna ungu dan kuning sangat jauh,

sedangkan pada 4.16(c) pemisahan senyawa tinta

menunjukkan hasil yang bagus. Hal ini ditandai dengan adanya warna merah pada bagian tengah senyawa,

sehingga pada ketebalan ini dapat digolongakn ketebalan

yang efektif karena dapat memunculkan fraksi lain dalam pemisahan.

(e) (f) (g) (h)

Gambar 4.17 Hasil Pengujian Plat KLTP dengan Ketebalan masing - masing (e)10m(f) 5m(c) g m (h)1 m . Eluen yang digunakan Aseton dan Metanol dengan Perbandingan 2:2

No Kecepat

an

Ketebalan

Homogen

itas

permukaa

n

Keronto

kan

1 137 0,02 - v

2 250 0,017 - v

3 368 0,015 - v

4 567 0,013 V v

5 753 0,01 V -

6 854 0,005 V -

7 935 0,003 V -

8 1130 0,001 V -

Prosiding Kimia FMIPA

Pada gambar 4.16( d) juga menunjukkan hasil

yang bagus, hampir sama dengan gambar sebelumya yaitu adanya warna merah pada bagian KLTP, namun

lebih tampak pudar. Hal ini disebabkan ketebalan pada

plat lebih tipis dibandingkan gambar sebelumnya.Untuk

gambar 4.17 (e) hasil pemisahan tinta cukup bagus, Hal ini dapat dilihat dari jarak pemisahn yang cukup jauh,

begitu juga dengan gambar 4.17 (f) jarak antara warna

ungu dan kuning cukup jauh, namun pada gamnbar

4.17(g) plat KLTP pada ketebalan ini menunjukkan hasil yang bagus, hal ini ditandai terdapatnya tipe yang tidak

sama dengan dua hasil sebelumya, yaitu muncul sedikit

warna merah pada bagian antara ungu dan kuning,

sebagai mana gambar 4.16(c) dan 4.16(d) Pada gambar 4.17 (h) menunjukkan pemisahan yang cukup bagus. Hal

ini terlihat dari naiknya warna kuning yang begitu naik

sehingga membuat hampir tidak tampak. Hal ini berarti

fase diam dari kromatografi dalam hal ini adalah silika GF mampu mendistribusikan senyawa lebih baik

dibandaing hasil sebelumnya. Sedangkan perbandingan

dengan KLTP komersial ditunjukkan oleh gambar 4.18

Gambar 4.4.3 Hasil Pemisahan Senyawa Tinta

menggunakan KLTP Komersial dengan Ketebalan 0,8

m

Pada Gambar 4.4..3 tampak bahwa KLTP

komersial ini dapat memisahkan senyawa tinta menjadi

dua bagian. Hal ini tidak jauh berbeda dengan KLTP

yang pembuatannya melalui metode spin coating. Hal ini disebabkan ketebalan plat KLTp komersial ini tidak jauh

berbeda dengan yang dibuat sendiri tersebut yaitu sekitar

0,001 mm. Hal ini menunjukkan bahwa hasil pembuatan

plat KLTP dengan spincoater yang dibuat dapat membuat KLTP standar sebagaimana platKLTP komersial.

4. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari

penelitian ini adalah mikrokontroler Atmega 16

dirangkaikan dengan motor DC bekas mesin fotokopi

dihubungkan dengan motor driver dan dijalankan dengan program Assembly dapat digunakan untuk membuat alat

spin coater. Spin coater tersebut dapat digunakan untuk

melapiskan silika GF pada slide kaca mikroskop untuk

selanjutnya dapat digunakan sebagai KLTP. Ketebalan Plat KLTP dapat ditentukan,dengan mengatur kecepatan

putar spin coater. Pada kecepatan 137 rpm

menghasilkan 0,02 mm, kecepatan 250 rpm

menghasilkan ketebalan 0,17 mm, pada kecepatan 368 menghasilkan ketebalan plat KLTP 0,015 mm, pada

kecepatan 567 rpm menghasilkan ketebalan 0,01 mm,

sedangkan pada kecepatan 854 rpm menghasilkan 0,005 mm, pada kecepatan 935 rpm menghasilkan 0,003 mm,

serta pada kecepatan 1130 rpm menghasilkan 0,001 mm.

Ucapan Terimakasih

1. Dr. rer. nat, Fredy Kurniawan, M.Si atas dukungan, bimbingan, dan motivasi yang

diberikan

2. Orang Tua dan keluarga ats semua dorongan, dan dukungan moral spritul yang diberikan.

3. Rekan rekan kimia ITS 4. Serta pihak lain yang tidak dapat disebutkan.

Daftar Pustaka

Hak-Jukim et.al.(2002). Preparation of tungsten metal

film by spin coating method.Korea University.Korea.

Pierson,H.O.(2001). Handbook of Chemical Vapor

Deposition (CVD) - Principles,

Technology and Applications (2nd Edition). William Andrew

Publishing.NY.

Donald M. (1998).Handbook of Physical Vapor

Deposition (PVD) Processing: Film Formation, Adhesion, Surface

Preparation and Contamination Control..

Westwood, N.J.: Noyes Publications.

Knovel Mattox, D.M.(2001).Electronics & Semiconductors Metals & Metallurgy

Handbook of Physical Vapor Deposition

(PVD) Processing Publisher: William

Andrew Publishing