Nanopartikel Zink Oksida (ZnO) : Revolusi Sintesis Hijau untuk Aplikasi Sains dan Teknologi

Penulis: Ts. Leong Kok Seng, Nor Emilia Shahira binti Baharudin, Alysha Tania binti Zaharin Nizam, Nur Sya’irah binti Azeman

Pensyarah, Jabatan Kejuruteraan Petrokimia, Politeknik Tun Syed Nasir Syed Ismail (PTSN)

Nanopartikel zink oksida (ZnO) kini semakin mendapat perhatian dalam pelbagai bidang penyelidikan di seluruh negara. Penggunaan ZnO dalam bidang sains dan teknologi telah menjadi hangat dalam kalangan ahli penyelidik. Salah satu aspek utama yang menarik perhatian penggunaan ZnO adalah sifat anti bakteria di mana ZnO sesuai untuk diaplikasi dalam bidang bioperubatan. Kajian terkini menunjukkan nanopartikel ZnO mampu mempercepatkan penyembuhan luka dan terapi kanser. Selain itu, penggunaan nanopartikel ZnO dalam bahan pembungkusan makanan juga semakin mendapat perhatian, kerana sifat ZnO yang dapat mencegah pertumbuhan bakteria berbahaya dan memanjangkan jangka hayat produk makanan.

Dalam bidang alam sekitar, nanopartikel ZnO juga menunjukkan potensi besar, terutamanya dalam proses penyingkiran ion logam berat daripada air tercemar melalui proses penjerapan. Justeru, penggunaan naopartikel ZnO dipercayai dapat mengubah cara untuk menangani masalah pencemaran air dan meningkatkan teknologi rawatan air. Selain itu, nanopartikel ZnO juga digunakan dalam aplikasi tenaga, termasuk dalam sel suria dan fotokatalisis. Nanopartikel ZnO sangat sesuai untuk aplikasi fotovoltaik dan fotokatalitik disebabkan oleh nisbah permukaan kepada isipadu yang tinggi. Sebagai contoh, ZnO boleh berfungsi sebagai fotoanod dalam sel suria sebagai fotokatalis untuk merendahkan bahan pencemar organik serta menghasilkan hidrogen.

Proses sintesis nanopartikel ZnO boleh dilakukan dengan pelbagai kaedah, antaranya adalah pemancaran, sintesis pengangkutan nyalaan, salutan putaran, pirolisis semburan, penurunan lapisan atom, pemendapan elektrokimia, dan sintesis kimia. Namun begitu, teknik sintesis hijau telah muncul sebagai kaedah yang lebih mesra alam dan mampan untuk menghasilkan nanopartikel ZnO. Berbeza dengan kaedah tradisional, kaedah sintesis hijau menggunakan bahan semula jadi atau sumber boleh diperbaharui sebagai prekursor atau reaktan, sekali gus mengurangkan penggunaan bahan kimia toksik dan penggunaan tenaga yang tinggi, selain meminimumkan pembentukan sisa.

Dalam proses sintesis hijau nanopartikel ZnO, ekstrak tumbuhan, mikroorganisma, atau sumber semula jadi lain digunakan sebagai agen pereduksi, penstabil, atau agen penutup. Kajian terdahulu juga menunjukkan bahawa nanopartikel ZnO dan nanostruktur boleh disintesis melalui penguraian terma hidrosinkit. Mikrostruktur serpihan nanoflakes hidrosinkit mengalami transformasi yang menarik menjadi struktur ZnO berpori berhierarki apabila dikenakan haba. Proses ini meningkatkan sifat-sifat ZnO, termasuk nisbah luas permukaan kepada isipadu, yang seterusnya meningkatkan aktiviti katalitiknya.

Kajian terkini yang dibentangkan di sini menyarankan pendekatan baru dalam sintesis hijau nanopartikel ZnO menggunakan hidrosinkit. Berbeza dengan kaedah sintesis hijau lain, pendekatan ini melibatkan penggunaan kalsium karbonat (CaCO₃) dalam kertas pencetakan selulosa sebagai agen pemendapan untuk sintesis hidrosinkit. Kertas pencetakan selulosa, yang mengandungi antara 20-35% CaCO₃ sebagai bahan pengisi, berfungsi untuk mengurangkan kos pengeluaran, sementara meningkatkan kecerahan dan kebaziran penggunaan kertas. Kehadiran CaCO₃ ini membolehkan ion logam dalam larutan bertindak balas dengan gentian selulosa, menghasilkan pemendapan yang kemudiannya melekat pada gentian tersebut. Setelah proses kalsinasi, gentian selulosa terbakar, meninggalkan serbuk oksida logam yang sangat halus yang terdiri daripada ZnO.

Para penyelidik telah menjalankan analisis menyeluruh terhadap parameter kisi, morfologi, serta aktiviti elektrokatalitik dan fotokatalitik nanopartikel ZnO yang disintesis. Dengan membandingkan nanopartikel ZnO yang disintesis secara hijau ini dengan produk komersial, para penyelidik berharap dapat memperoleh pemahaman yang lebih mendalam mengenai prestasi dan potensi aplikasi bahan tersebut. Pendekatan sintesis hijau ini menawarkan penyelesaian yang lebih mampan untuk menghasilkan nanopartikel ZnO dengan sifat-sifat yang sangat menjanjikan, bukan sahaja dalam aplikasi biomedikal dan alam sekitar, tetapi juga dalam sektor tenaga dan fotokatalisis.

Metodologi Sintesis Hijau Nanopartikel ZnO