Material perovskite manganat dengan rumus umum A-MnO₃ merupakan salah satu kelas material oksida kompleks yang banyak dikaji karena keterkaitan yang kuat antara struktur kristal, mikrostruktur, sifat dan aplikasinya. Keberadaan ion Mn sebagai pusat koordinasi oktahedral MnO₆ menjadikan material ini sangat sensitif terhadap perubahan komposisi kimia, khususnya melalui substitusi ion logam transisi. Perubahan ukuran yang muncul akibat substitusi tersebut dapat mempengaruhi kestabilan struktur kristal serta membuka peluang pengaturan sifat fungsional material.
Penelitian ini mengkaji sistem Nd₀.₇Sr₀.₃Mn₁₋ₓCoₓO₃ dengan variasi kandungan kobalt rendah (x = 0,02; 0,04; 0,06; dan 0,08) untuk memahami pengaruh dopan Co terhadap struktur kristal dan karakter mikrostruktur material. Kobalt dipilih karena memiliki perbedaan jari-jari ionik dan konfigurasi elektron dibandingkan mangan, sehingga berpotensi memicu perubahan ukuran kisi kristal tanpa menyebabkan kerusakan pada kerangka dasar perovskite.
Material disintesis menggunakan metode sol–gel yang memungkinkan pencampuran homogen ion-ion logam pada skala molekuler serta pengendalian ukuran partikel. Proses sintesis meliputi pencampuran prekursor sesuai komposisi stoikiometri, pembentukan gel, pengeringan, dan perlakuan panas untuk memperoleh serbuk perovskite manganat. Metode ini dipilih untuk meminimalkan segregasi fasa serta memastikan distribusi dopan yang merata di dalam struktur kristal.
Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa material hasil sintesis membentuk struktur perovskite yang stabil, ditandai oleh kesesuaian antara pola difraksi hasil pengukuran dan hasil pemodelan. Tidak teramati puncak pengotor yang dominan, mengindikasikan bahwa substitusi kobalt tidak menyebabkan pembentukan fasa sekunder yang signifikan. Perubahan profil difraksi yang muncul seiring variasi kadar Co mengindikasikan adanya perubahan ukuran dari struktur kristal akibat perbedaan ukuran ion dan lingkungan koordinasi pada kisi perovskite.
Karakterisasi mikrostruktur menggunakan SEM menunjukkan bahwa material memiliki morfologi butir yang tidak beraturan dengan kecenderungan aglomerasi. Struktur butir tampak bersudut dan bertumpuk, yang merupakan ciri umum material perovskite hasil sintesis berbasis sol–gel. Peningkatan kadar kobalt berkontribusi terhadap perubahan ukuran dan kerapatan butir, di mana pada komposisi yang lebih tinggi terlihat kecenderungan pembentukan butiran yang lebih rapat dan padat. Fenomena ini mengindikasikan bahwa keberadaan dopan Co berperan dalam menghambat pertumbuhan butir selama proses pemanasan.
Secara keseluruhan, hasil karakterisasi struktur kristal dan mikrostruktur menunjukkan bahwa substitusi kobalt merupakan pendekatan yang efektif untuk mengendalikan distorsi struktur perovskite manganat tanpa mengganggu kestabilan fasa utama. Informasi visual yang diperoleh dari analisis XRD dan SEM menjadi dasar penting dalam memahami hubungan antara komposisi kimia, struktur kristal, dan mikrostruktur material.
Tim Peneliti:
1. Amilita Medisa Rizky Dharmayanti, M. Si (Teknik Material dan Metalurgi/JTI/FRTI/ITK)
2. Andromeda Dwi Laksono, S.T., M.Sc., Ph.D (Teknik Material dan Metalurgi/JTI/FRTI/ITK)
3. Ade Wahyu Yusariarta P. P., S.T., M.T (Teknik Material dan Metalurgi/JTI/FRTI/ITK)
1. Memberikan pemahaman ilmiah mengenai pengaruh substitusi kobalt pada situs Mn terhadap struktur kristal dan morfologi material perovskite manganat.
2. Menjadi dasar pengembangan material perovskite kompleks berbasis manganat untuk aplikasi magnetik dan elektronik melalui rekayasa komposisi kimia.
3. Menyediakan data struktur kristal dan morfologi yang dapat dijadikan acuan bagi penelitian lanjutan terkait sifat fungsional material manganat