Perhitungan Struktur Elektronik dan Magnetik Anisotropi Fe3O4 dan FeO untuk Aplikasi Biosensor Magnetik: Pendekatan Density Functional Theory
Salah satu jenis sensor yang digunakan untuk biosensor adalah sensor magnetik.
Sensor magnetik bekerja berdasarkan induksi medan magnet eksternal. Sumber
medan magnet eksternal yang dapat digunakan adalah Fe3O4 dan FeO. Untuk
meningkatkan stabilitasnya, Fe3O4 dan FeO ditambahkan lapisan polimer PEG
diatas permukaan. Pada penelitian ini telah dilakukan perhitungan first principle
menggunakan metode density functional theory (DFT) yang diimplementasikan
dalam kode Car-Parrinello Vanderbilt Oda (CPVO) untuk menghitung struktur
elektronik dan magnetik anisotropi Fe3O4 dan FeO. Magnetocrystalline anisotropy
energy (MCAE) yang diperoleh dari spin-orbit coupling (SOC) yang berkaitan
dengan struktur elektronik. Penelitian ini mengevaluasi struktur stabil dari energi
total yang dioptimalkan. Kemudian kontribusi MAE dihitung dengan
mempertimbangkan nilai MCAE yang berasal dari SOC. Fe3O4 memiliki struktur
spinel terbalik dengan 56 atom [001] dan FeO [001] memiliki struktur kubik dengan
8 atom. Nilai momen magnetik dari material Fe3O4 pada atom Fe6tet sebesar
3,8887 μB dan pada atom Fe14oct sebesar 3,4150 μB, dan atom O2 sebesar 0,4434
μB yang menunjukkan sifat feromagnetik. Pada material FeO nilai momen
magnetik atom Fe1 dan Fe4 sebesar 3,4045 μB dan Fe2 dan Fe3 sebesar -3,4045 μB
yang menunjukkan sifat antiferomagnetik. Setelah pelapisan polyethylene glyco
(PEG), nilai momen magnetik mengalami perubahan namun tidak terlalu
signifikan, selanjutnya nilai momen magnetik mengalami perubahan setelah
ditambahkan lapisan PEG. Nilai MCAE untuk material Fe3O4 dan FeO dengan nilai
negatif yang menunjukkan bahwa material Fe3O4 dan FeO lebih cenderung stabil
pada sumbu
URI
https://repo.itera.ac.id/depan/submission/SB2401240038
Keyword
Fe3O4, FeO, density functional theory (DFT), magne