Sifat Fisika Zinc Oxide
Dalam hal ini seng putih adalah material serbaguna dengan sifat fisika yang unik, seperti struktur kristal hexagonal, band gap lebar, konduktivitas listrik yang dapat menyesuaikan, & piezoelektrik yang menonjol. Sifat ini membuatnya sangat berguna dalam berbagai aplikasi teknologi tinggi, mulai dari elektronik hingga kosmetik. Stabilitas termal & mekanik yang baik juga memungkinkan penggunaannya dalam lingkungan yang menantang.
Sifat Fisika zinc oxide memiliki band gap lebar, transparan, piezoelektrik, konduktivitas termal tinggi, serta stabil secara termal & mekanis.
- Jenis Struktur Kristal
ZnO biasanya mengkristal dalam bentuk fisika wurtzite (hexagonal) pada suhu kamar. Dalam kondisi tertentu, Zinc juga dapat memiliki struktur fisika zinc blende (kubus) atau bahkan rock-salt (kubus) di bawah tekanan tinggi.
- Parameter Kisi
Untuk struktur fisika wurtzite, parameter kisi zinc adalah
-
- a = 3.25 Å
- c = 5.2 Å
Rasio c/a adalah sekitar 1.60, yang mendekati nilai ideal untuk struktur wurtzite.
- Koordinasi Atom
Setiap ion Zn²⁺ dan O²⁻ dalam struktur wurtzite memiliki koordinasi tetrahedral, memberikan stabilitas tinggi terhadap material ini.
- Polarisasi Spontan dan Piezoelektrik
Karena simetri hexagonal tidak memiliki pusat inversi, Fisika zinc menunjukkan piezoelektrik signifikan, artinya dapat menghasilkan listrik ketika mengenai tekanan mekanik.
Sifat Optik seng oksida
- Band Gap Energi
Fisika zinc adalah semikonduktor dengan band gap energi langsung sekitar 3.37 eV pada suhu kamar. Band gap ini berada di wilayah ultraviolet (UV), yang menjadikan sifat fisika oxide sangat cocok untuk aplikasi dalam perangkat UV seperti LED dan laser.
- Transparansi Optik
Fisika ZnO sangat transparan di wilayah spektrum tampak (400-700 nm), sehingga sering berguna sebagai bahan pelapis antirefleksi dan elektroda transparan pada perangkat seperti layar sentuh dan sel surya.
- Efek Eksiton
Zinc memiliki energi fisika eksiton tinggi (sekitar 60 meV), memungkinkan emisi cahaya UV, efisien bahkan pada suhu tinggi.
- Sifat Fotokatalitik
Seng oksida dapat menyerap fisika sinar UV dan menghasilkan radikal bebas dapat berguna untuk aplikasi fotokatalitik seperti degradasi polutan dan pemurnian air.
Sifat Listrik Zinc Oxid
- Semikonduktor Tipe-n
Secara alami, oxide fisika bersifat semikonduktor tipe-n karena adanya defek seperti oksigen vakansi atau seng interstisial bertindak sebagai donor elektron.
- Mobilitas Elektron
Mobilitas elektron oxide berkisar antara 200 hingga 300 cm²/V.s pada suhu kamar, tergantung pada kualitas material dan teknik fabrikasi.
- Doping dan Modifikasi
Doping ZnO dengan elemen seperti aluminium (Al), gallium (Ga), atau indium (In) dapat meningkatkan konduktivitasnya, menjadikannya bahan elektroda transparan dalam aplikasi seperti layar OLED dan sel surya.
- Efek Piezoelektrik
Karena piezoelektriknya, oxide dapat berguna dalam sensor tekanan, aktuator, dan generator nanoskala.
Sifat Termal Zinc Oxide
- Konduktivitas Termal
Oxide memiliki konduktivitas termal sekitar 50 W/m·K pada suhu kamar, relatif tinggi untuk bahan semikonduktor. Hal ini membuatnya efektif dalam aplikasi membutuhkan disipasi panas baik.
- Koefisien Ekspansi Termal
Koefisien ekspansi termal oxide adalah sekitar 4.75 × 10⁻⁶ /K pada arah c (vertikal) & 3.0 × 10⁻⁶ /K dalam arah a (horizontal), menunjukkan anisosotropi dalam termal.
- Stabilitas Termal
Oxide stabil hingga suhu sekitar 1975°C, di mana ia mulai mencair. Stabilitas termal ini menjadikannya bahan baik untuk aplikasi suhu tinggi seperti pelapis pelindung & sensor suhu.
Sifat mekanik ZnO membuatnya cocok untuk berguna pada aplikasi membutuhkan ketahanan mekanis.
- Modulus Elastisitas
Modulus Young fisika zinc oxide adalah sekitar 140 GPa, menunjukkan kekakuan cukup tinggi.
- Kekerasan
Kekerasan fisika zinc oxide pada skala Mohs adalah sekitar 4.5-5, membuatnya lebih keras dari pada logam seperti aluminium tetapi lebih lunak dari pada keramik seperti alumina.
- Kekuatan Fraktur
Oxide memiliki kekuatan fraktur cukup tinggi, menjadikannya material cukup tahan terhadap retak dan kerusakan mekanik.
- Piezoelektrik & Mekanik
Interaksi antara persifatan mekanik & piezoelektrik memungkinkan oxide digunakan dalam perangkat seperti mikroelektromekanikal sistem (MEMS), nanoelektromekanikal sistem (NEMS).
Sifat Kimia & Kestabilan Lingkungan
- Reaktivitas dengan Air juga Asam
Oxide tidak larut dalam air tetapi larut dalam asam seperti HCl juga H₂SO₄. Hal ini mempengaruhi aplikasinya di lingkungan korosif.
- Stabilitas di Lingkungan Udara
Oxide stabil pada kondisi atmosfer normal tetapi dapat mengalami reduksi pada suhu tinggi pada lingkungan hidrogen atau vakum.
Berdasarkan sifat fisikanya, Zinc Oxide digunakan dalam berbagai aplikasi seperti
- Elektronik juga Optoelektronik
LED UV, laser, dioda pemancar cahaya. Transistor film tipis juga sensor gas.
- Kosmetik & Farmasi
Seng oxide berguna sebagai bahan tabir surya karena kemampuan menyerap UV. Sifat antibakterinya juga dimanfaatkan dalam produk farmasi.
- Sensor dan Aktuator
Sifat piezoelektrik ozide zinc berguna dalam sensor tekanan, getaran, serta aktuator, generator energi.
- Pelapis dan Pigmen
Zinc dari pada sebagai pelapis antirefleksi dan pigmen putih dalam cat juga plastik.
Demikian informasi mengenai sifat fisika Zinc Oksida Jika ingin mengetahui lebih lanjut anda bisa hubungi dengan berikut.
