AFM untuk Aplikasi Aluminium Alloy (Al Alloys)

Cara “melihat” permukaan aluminium sampai skala nanometer

Aluminium alloy (paduan aluminium) seperti AA2024 dan AA7075 banyak dipakai di industri pesawat, otomotif, hingga konstruksi karena ringan tapi kuat. Namun, kekuatan dan ketahanannya sering kali ditentukan oleh hal-hal yang sangat kecil di permukaan, bahkan berukuran nanometer (sepersejuta milimeter).

Untuk “melihat” hal-hal kecil inilah digunakan AFM (Atomic Force Microscopy).

Kenapa AFM penting untuk Aluminium Alloy?

1.      Melihat Partikel Penguat (Contoh: AA7075)

Kekuatan alloy seperti AA7075 dipengaruhi oleh partikel sangat kecil yang disebut presipitat MgZn₂. Ukurannya bisa hanya 10–80 nanometer.

Dengan AFM, peneliti bisa:

• Mengukur ukuran dan distribusi partikel
• Membandingkan hasil perlakuan panas (aging)
• Mengevaluasi kualitas proses produksi

Artinya, kalau proses heat treatment berubah sedikit saja, AFM bisa membantu mendeteksi perubahan mikrostruktur sebelum berdampak ke kekuatan material.

2.      Mengamati Awal Korosi (Contoh: AA2024)

AA2024 dikenal cukup sensitif terhadap korosi lokal karena adanya partikel intermetalik tertentu.

Dengan AFM, peneliti bisa melihat:

• Awal terbentuknya “lubang kecil” (pitting)
• Area sekitar partikel yang mulai terlarut
• Kedalaman pit yang bisa mencapai ratusan nanometer

Menariknya, AFM juga bisa digunakan secara in-situ (di dalam larutan korosif seperti NaCl), sehingga proses korosi bisa dipantau langsung.

Manfaat praktisnya:

• Menentukan lokasi awal korosi
• Mengembangkan coating atau anodizing yang lebih efektif
• Meningkatkan ketahanan korosi komponen industri

3.      Mengecek Kualitas Anodizing

Anodizing adalah proses pelapisan oksida pada aluminium untuk meningkatkan ketahanan korosi dan kekerasan permukaan. Ketebalan lapisan anodizing bisa mencapai 5–11 mikrometer, dan kekasarannya bisa berbeda tergantung kondisi proses.

Dengan AFM, kita bisa:

• Mengukur kekasaran permukaan (misalnya nilai Sq)
• Melihat apakah permukaan retak atau terlalu porous
• Membandingkan parameter proses anodizing

Ini penting untuk aplikasi seperti:

• Komponen aerospace
• Surface untuk adhesi coating

Aplikasi tribologi (gesekan dan keausan)

Evolusi topografi permukaan aluminium alloy AA5083 selama pengamatan AFM in-situ dalam larutan NaCl. (Sumber: diadaptasi dari Yasakau (2020), Corrosion Materials and Degradation)

Contoh pada aluminium alloy AA5083 menunjukkan bahwa AFM mampu memantau inisiasi dan pertumbuhan pit secara langsung dalam larutan NaCl. Korosi tidak terjadi sekaligus, tetapi dimulai dari titik kecil yang semakin dalam seiring waktu. Setelah sekitar 130 menit mulai terlihat inisiasi pit, yang kemudian berkembang lebih jelas pada 220 hingga 450 menit perendaman. Grafik kedalaman pit memperlihatkan peningkatan hingga ratusan nanometer sebelum akhirnya mendekati kondisi stabil, membuktikan bahwa perubahan mikro pada permukaan dapat diukur secara kuantitatif dengan AFM.

AFM membantu kita memahami aluminium alloy dari skala yang sangat kecil tempat di mana kekuatan, korosi, dan performa sebenarnya “dimulai”. Dengan melihat presipitat penguat, awal korosi, hingga kualitas anodizing, AFM menjadi alat penting untuk:

• Riset dan pengembangan (R&D)
• Quality control industri
• Aplikasi performa tinggi seperti aerospace

BRUKER AFM Dimension Icon

Nanoindentation untuk Evaluasi Performa Nanolubricant: Uji Mikro yang Menentukan Kualitas Makro

Dalam industri modern, kebutuhan akan efisiensi energi, umur pakai komponen yang lebih panjang, dan performa mesin yang stabil mendorong perkembangan pelumas berbasis nanopartikel (nanolubricant). Dibanding pelumas konvensional, nanolubricant sering menawarkan reduksi friksi, perlindungan anti-wear, serta stabilitas termal yang lebih baik. Namun, bagaimana cara memastikan performa tersebut benar-benar terjadi pada permukaan material yang bekerja?

Salah satu teknik paling relevan untuk menjawabnya adalah nanoindentation (pengujian mekanik skala nano) menggunakan nanoindenter.

Mengapa Nanolubricant Perlu Evaluasi di Skala Nano?

Performa pelumas bukan hanya ditentukan oleh viskositas di datasheet, tetapi terutama oleh apa yang terjadi di area kontak komponen, misalnya pada bearing, gear, piston, valve, atau coating tribologi. Dalam operasi nyata, lapisan permukaan mengalami:

• beban kontak tinggi,
• gesekan berulang,
• deformasi mikro,
• dan pembentukan tribofilm (lapisan pelindung akibat reaksi pelumas + permukaan).

Pada kondisi ini, perubahan kecil di permukaan dapat menghasilkan dampak besar terhadap friction, wear, dan lifetime. Karena itu, dibutuhkan metode yang mampu mengukur sifat mekanik tribofilm atau lapisan pelindung secara presisi.

Untuk memahami prinsip dasar nanoindentation serta parameter utama yang dihasilkan (misalnya hardness, elastic modulus, creep, dan scratch/wear evaluation), Anda dapat membaca artikel berikut : Mengenal Nanoindenter Alat untuk Mengetahui Sifat Mekanik Material pada Skala Nano

Studi Kasus Aplikasi: Membuktikan Efektivitas Nanolubricant

Dalam riset maupun QC industri, nanoindentation dapat digunakan untuk membandingkan kondisi permukaan, misalnya:

1. Sebelum vs sesudah uji tribology

Permukaan logam diuji hardness & modulus sebelum digunakan, lalu diuji kembali setelah running test dengan nanolubricant. Jika nanolubricant efektif, sering terlihat:

• peningkatan hardness lapisan permukaan,
• perubahan modulus yang mengindikasikan tribofilm,
• penurunan kerusakan mikro pada area kontak.

1. Perbandingan pelumas biasa vs nanolubricant

Dengan metode yang sama, nanoindentation memberikan data kuantitatif untuk menunjukkan pelumas mana yang membentuk lapisan perlindungan terbaik.

1. Analisa coating dan material engineering

Pada banyak komponen industri, pelumas bekerja bersama coating (misalnya DLC atau surface treatment). Nanoindentation membantu mengevaluasi apakah nanolubricant meningkatkan performa coating atau justru mempercepat kerusakan.

Keunggulan Nanoindentation untuk Nanolubricant

Mengapa metode ini semakin sering digunakan?

• Sangat sensitif terhadap perubahan kecil di permukaan
• Kuantitatif dan repeatable untuk riset maupun QC
• Bisa digunakan pada tribofilm tipis yang tidak mudah diukur dengan uji makro
• Mendukung analisis spatial mapping untuk melihat distribusi efek nanolubricant di area kontak
• Menghubungkan data mekanik mikro dengan performa makro seperti anti-wear dan friction reduction

Nanolubricant menjanjikan peningkatan performa tribologi, tetapi validasi ilmiah tetap menjadi kunci. Dengan nanoindenter, efektivitas nanolubricant dapat dibuktikan melalui perubahan sifat mekanik permukaan dan tribofilm, seperti hardness, modulus, creep, serta ketahanan gores.

Mengenal Lapisan Polimer : Material Tipis yang Mengubah Banyak Hal di Sekitar Kita

Di balik layar banyak teknologi modern, mulai dari layar ponsel, kemasan makanan, cat anti-korosi, hingga perangkat medis terdapat sebuah komponen kecil yang sangat penting yaitu lapisan polimer (polymer coating). Material ini berupa film tipis yang dilapiskan pada permukaan untuk memberikan fungsi tambahan seperti perlindungan, kekuatan mekanik, sifat anti air, hingga kemampuan konduktif atau optik tertentu. Meskipun terlihat sederhana, dunia lapisan polimer adalah bidang yang kaya inovasi dan terus berkembang pesat.

Mengapa Lapisan Polimer Begitu Penting?

Lapisan polimer mampu mengubah sifat permukaan suatu bahan tanpa harus mengganti material dasarnya. Misalnya:

• Perlindungan: Polimer tertentu memberikan ketahanan terhadap korosi, UV, atau bahan kimia.
• Fungsionalitas tambahan: Seperti meningkatkan sifat dielektrik pada elektronik atau memberikan sifat antibakteri pada perangkat kesehatan.
• Efisiensi energi: Pada panel surya, lapisan polimer yang tepat meningkatkan transmisi cahaya dan mengurangi pantulan.
• Durabilitas: Pada otomotif dan industri, coating polimer bisa memperpanjang umur pakai komponen secara signifikan.

Untuk menghasilkan lapisan polimer dengan performa optimal, dibutuhkan kontrol sangat presisi terhadap ketebalan, kekasaran permukaan, tekstur, dan keseragaman. Karakterisasi inilah yang menjadi kunci agar coating bekerja sesuai desain.

Bagaimana Lapisan Polimer Diteliti ?
Untuk meneliti lapisan polimer, para peneliti biasanya mengukur:

• Ketebalan film: Apakah sesuai target? Stabil atau berubah setelah pengeringan?
• Roughness/kekasaran permukaan: Mempengaruhi adhesi, kilap, aliran cairan, hingga sifat optik.
• Tekstur atau profil permukaan: Apakah ada cacat, retakan, delaminasi, atau struktur mikroskopis tertentu.
• Step height: Ketebalan lapisan antar dua permukaan berbeda.
• Konsistensi dan homogenitas coating.

Untuk kebutuhan ini, dibutuhkan alat yang benar-benar presisi dan mampu bekerja pada permukaan lunak seperti polimer tanpa merusak strukturnya.

Solusi Presisi: Bruker Stylus Profilometer – Dektak Pro
Untuk penelitian dan kontrol kualitas lapisan polimer, Bruker Stylus Profilometer – Dektak Pro hadir sebagai solusi kelas dunia yang memberikan akurasi tinggi serta kemudahan penggunaan.

Apa itu Dektak Pro?
Dektak Pro adalah profilometer generasi terbaru dari Bruker yang menggunakan teknologi stylus mekanik ultra-presisi untuk memetakan profil permukaan dengan resolusi nanometer. Alat ini sangat populer di industri, laboratorium penelitian, dan pusat R&D karena mampu mengukur permukaan yang sangat halus hingga struktur mikro yang kompleks.

Fitur Utama Dektak Pro

• Resolusi vertikal hingga sub-nanometer, memungkinkan karakterisasi lapisan polimer paling tipis.
• Force control canggih, sehingga pengukuran pada material lunak seperti polimer aman tanpa merusak permukaan.
• Kecepatan scanning tinggi dengan akurasi stabil pada berbagai jenis sampel.
• Analisis otomatis: roughness, step height, waviness, profil 2D/3D, dan statistik lengkap.
• Kompabilitas sampel luas: wafer, film, coating, resin, material fleksibel, hingga polimer tacky.
• User interface modern yang sangat mudah digunakan baik untuk pemula maupun peneliti berpengalaman.

Dektak Pro mengukur ketinggian step dari skala nanometer hingga milimeter menggunakan satu sensor LIS 3 yang mampu beroperasi dengan rentang gaya terkontrol melalui perangkat lunak, mulai dari 0,03 mg hingga 15 mg (dengan opsi N-Lite+ untuk beban rendah). Contoh yang ditampilkan adalah step 1 µm (kiri) dan 1 mm (kanan), keduanya diukur menggunakan satu sensor yang sama

Apa yang Bisa Dikteliti pada Lapisan Polimer Menggunakan Dektak Pro?

• Ketebalan lapisan dari proses spin coating, dip coating, spray coating, atau printing.
• Kekasaran permukaan (Ra, Rq) untuk optimasi optik dan adhesi.
• Struktur topografi akibat proses curing atau polimerisasi.
• Analisis delaminasi, retak mikro, atau cacat coating.
• Step height antar multilayer atau pola mikro.
• Karakterisasi film polimer untuk elektronik fleksibel, sensor, biomedis, cat industri, hingga packaging.

Dengan kombinasi akurasi tinggi, pengoperasian yang mudah, serta kemampuan khusus untuk material lunak, Bruker Dektak Pro menjadi pilihan ideal untuk memastikan lapisan polimer memiliki kualitas terbaik, baik dalam riset maupun produksi. Jika Anda bekerja dengan polymer coating dan membutuhkan analisis permukaan yang benar-benar presisi, Dektak Pro adalah alat yang sangat layak dipertimbangkan.

Raman Spectroscopy: Inovasi Pencitraan untuk Riset Life Sciences

Raman spectroscopy merupakan teknik pencitraan non-destruktif dan kaya informasi yang memungkinkan analisis kimiawi mendalam dari sampel biologis tanpa perlu pewarnaan atau penandaan khusus. Dengan memanfaatkan hamburan cahaya laser, Raman spectroscopy menghasilkan chemical fingerprint di setiap titik area yang dianalisis, sehingga dapat mengidentifikasi molekul secara akurat dalam jaringan atau sel biologis.

Keunggulan Raman untuk Penelitian Biologi dan Medis

• Analisis tanpa perusakan sampel. Raman memungkinkan penelitian pada sampel sensitif seperti jaringan hidup, sel, atau organ tanpa merusaknya.
• Tanpa pewarna atau antibodi. Informasi kimia diperoleh langsung dari komposisi alami jaringan, menghilangkan kebutuhan untuk marker atau stain.
• Resolusi spasial tinggi. Dengan teknologi confocal Raman microscope, peneliti dapat memperoleh peta kimia dua dan tiga dimensi dari jaringan hingga tingkat sub-mikrometer.

Pemrosesan cepat dan efisien. Fitur StreamLine™ imaging memungkinkan pemetaan area besar dengan waktu singkat tanpa risiko fotodamage.

Aplikasi Raman dalam Life Sciences

1. Imaging Sel (Cell Imaging)

Raman mampu membedakan sel kanker dari sel normal, sel punca dari sel berdiferensiasi, hingga mendeteksi profil kimia sel tanpa manipulasi genetik. Teknik ini dapat digunakan untuk mempelajari variasi antar sel, distribusi lipid dan DNA, serta menjaga kondisi fisiologis sel dengan inkubator selama analisis berlangsung.

Sel osteosarcoma (kanker tulang) manusia. Bandingkan ukuran & distribusi organel serta biomolekul pada sel normal & abnormal. Sel MG-63 normal, autofagik, dan apoptosis ditampilkan dari kiri ke kanan.	Pencitraan jaringan otak manusia. Perbandingan (a) cahaya putih dan (b) citra skor komposit Raman-berwarna palsu dari seluruh folikel serebelum yang menunjukkan arbor vitae/materi putih (merah), lapisan sel granular (hijau), lapisan molekuler (biru tua), dan meningen (pia, araknoid, dan dura mater) (sian)

2. Imaging Jaringan (Tissue Imaging)

Raman dapat mengungkap komposisi kimia penuh jaringan biologis tanpa label fluoresen atau kolorimetrik. Teknik ini efektif untuk membedakan jaringan sehat, prakanker, dan kanker; menentukan batas tumor; serta memvisualisasikan morfologi jaringan seperti lapisan anatomi pada kolon, otak, maupun kulit dengan sensitivitas tinggi.

Memahami perkembangan kanker, memeriksa invasi melanoma pada konstruksi kulit	Visualisasi organisasi jaringan – kripta usus besar tikus yang sehat. (Kuning: jaringan ikat; Merah: otot; Hijau: musin; Biru muda: nucleus)

3. Studi Redoks Biologi (Redox Biology)

Raman memberikan informasi mendalam tentang dinamika redoks protein, terutama hemoprotein, serta hubungan antara distribusi kimia dengan fungsi seluler. Hal ini memungkinkan pengamatan in situ terhadap proses biokimia seperti respirasi, metabolisme energi, dan stres oksidatif.

White light dan gambar Raman pada spermatozoa menunjukkan variasi spasial dalam sinyal sitokrom yang berkurang (area biru dan merah), menunjukkan aktivitas redoks di daerah kaya mitokondria.	Distribusi sel dan menilai profil molekulernya, neuron dan sel glia di otak tikus yang menampilkan tingkat sitokrom dan keadaan redoks yang berbeda.

4. Analisis Gigi dan Mineralisasi Biologis

Dalam bidang kedokteran gigi, StrejamLine™ Raman imaging digunakan untuk memetakan struktur enamel, dentin, dan lesi karies secara cepat. Analisis pita Raman pada 960 cm⁻¹ (regio fosfat) dapat mengidentifikasi perubahan mineralisasi akibat serangan asam maupun proses remineralisasi alami.

Citra gigi dengan StreamLine. (Biru: dentin; Hijau: email; Merah: fluoresensi tinggi)	Posisi dan lebar pita Raman pada 960 cm⁻¹ pada daerah karies gigi

Instrumen Renishaw inVia™ confocal Raman microscope menjadi standar riset biologi berkat sensitivitas tinggi dan fleksibilitas konfigurasinya, mendukung citra kimia beresolusi tinggi (StreamLine™ dan StreamHR™) untuk pemetaan biomolekul dan struktur jaringan secara real-time. Sementara itu, RA816 menawarkan versi yang lebih ringkas dan mudah digunakan di laboratorium maupun klinik, dengan LiveTrack™ dan StreamLine™ untuk pencitraan cepat tanpa merusak sampel, menjadikannya solusi ideal bagi analisis Raman klinis dan biomedis.

Raman spectroscopy menghadirkan inovasi dalam riset life sciences dengan kemampuan memberikan peta kimia detail dari sistem biologis tanpa pewarnaan atau kerusakan sampel. Teknologi ini tidak hanya meningkatkan pemahaman terhadap proses seluler dan jaringan, tetapi juga membuka jalan menuju diagnosis dini dan terapi berbasis pemetaan molekuler yang presisi.

inVia™ confocal Raman microscope	RA816 Biological Analyser

Peran Spektroskopi Raman Renishaw dalam Menjamin Kualitas dan Keaslian Produk Farmasi

Dalam dunia farmasi, kualitas dan keaslian obat sangatlah penting. Bukan hanya untuk efektivitas terapi, tapi juga untuk keselamatan pasien. Di sinilah teknologi spektroskopi Raman, seperti yang dikembangkan oleh Renishaw, memainkan peranan penting.

Apa itu spektroskopi Raman?

Spektroskopi Raman adalah teknik yang menggunakan cahaya laser untuk “mencermati” struktur kimia dan material suatu sampel tanpa merusaknya atau harus menyiapkannya secara khusus. Dengan kata lain: cukup arahkan laser ke obat atau bahan farmasi, kemudian sistem Raman akan menganalisis bagaimana cahaya memantul dan berinteraksi dengan molekul dalam bahan tersebut untuk “mengungkap” identitas dan struktur kimianya.

Bagaimana Renishaw menerapkan teknologi ini dalam aplikasi farmasi?

Renishaw menyediakan sistem Raman yang dirancang khusus untuk industri farmasi, misalnya sistem seperti RA802 Pharmaceutical Analyser dan inVia™ confocal Raman microscope (785 nm) yang memungkinkan pencitraan kimia lengkap dari tablet atau serbuk dengan sangat cepat. Beberapa poin penting:

• Sistem tersebut dapat membedakan antara bahan aktif (API) dan eksipien (bahan tambahan) dalam formula obat.
• Dapat menghasilkan “peta” kimia dari distribusi bahan dalam tablet atau campuran serbuk, memungkinkan memastikan bahwa bahan aktif telah tersebar secara merata.
• Memungkinkan pengujian kecepatan tinggi (hingga ≥ 1 500 spectra/s) dan resolusi tinggi (hingga 1 µm per pixel).
• Mendeteksi polimorfisme (varian struktur kristal dari API) yang sangat penting untuk stabilitas obat dan pengembangan formulasi.
• Mengidentifikasi obat palsu dengan membandingkan spektrum “sidik kimia” (chemical fingerprint) dari produk suspect dengan produk asli.

Spektrum Raman l-histidin. Menunjukkan mode kisi, sidik jari, dan rentang C-H pada resolusi spektral tinggi dalam satu koleksi spektral
Gambar Raman StreamLine dari tablet yang digunakan untuk pengobatan penyakit Parkinson. Mengandung dua API (levodopa – kuning, dan benserazid – merah) dan empat eksipien (asam sitrat anhidrat – hijau, pati jagung – cyan, magnesium stearat – magenta, dan selulosa mikrokristalin – biru).
Gambar LiveTrack 3D tablet farmasi dengan gambar Raman yang dilapisi
Citra Raman StreamLine dari millisphere multi-lapis yang telah dipotong. Citra tersebut menunjukkan keberadaan, distribusi, dan ketebalan lapisan dari lima spesies: TiO2 (kuning), sukrosa (hijau), talk (merah), API (magenta), dan HPMC (sian).

Mengapa penting untuk kontrol kualitas & identifikasi obat?

• Kecepatan dan efisiensi: Dibanding banyak metode laboratorium tradisional, teknologi ini memungkinkan analisis lebih cepat sehingga memberikan hasil yang lebih cepat untuk keputusan produksi maupun pengendalian kualitas.
• Non-destruktif: Obat atau tablet tidak harus hancur atau “diubah” untuk dianalisis, ini memungkinkan sampel diuji tanpa merusak.
• Akurasi kimia dan spasial: Kemampuan untuk melihat tidak hanya apa bahan kimia yang ada, tapi juga bagaimana ia tersebar secara fisik dalam produk. Sangat penting untuk memastikan bahwa produk farmasi aman dan efektif.
• Deteksi obat palsu atau formulasi yang tidak tepat: Karena teknik ini sensitif terhadap struktur kimia dan distribusi bahan, ia dapat menjadi alat penting dalam sistem pengawasan mutu dan keaslian.

Teknologi spektroskopi Raman dari Renishaw dengan sistem seperti RA802 dan inVia Qontor (785 nm) — menjadi alat penting dalam dunia farmasi, menjadi alat penting dalam dunia farmasi, dari tahap pengembangan sampai produksi dan kontrol mutu. Dengan analisis cepat, non-destruktif, dan sangat detail, teknologi ini membantu memastikan bahwa obat yang dihasilkan atau diedarkan benar-benar sesuai dengan spesifikasi dan aman untuk digunakan.

RA802 Pharmaceutical Analyser	inVia™ confocal Raman microscope (785 nm)

Pengenalan Optical Profilometer: Teknologi Canggih untuk Analisis Permukaan Tanpa Sentuhan

Dalam dunia riset material dan manufaktur presisi, memahami karakteristik permukaan adalah hal yang sangat penting. Kekasaran, ketinggian, atau bentuk mikro dari suatu material dapat memengaruhi kinerja produk secara keseluruhan, mulai dari daya rekat lapisan, gesekan, hingga kualitas optik. Di sinilah Optical Profilometer berperan sebagai solusi modern yang cepat, akurat, dan non-destruktif.

Apa Itu Optical Profilometer?

Optical Profilometer adalah instrumen pengukuran topografi permukaan yang bekerja menggunakan cahaya, bukan kontak fisik seperti jarum atau stylus. Alat ini menghasilkan peta 3D dengan resolusi tinggi yang menunjukkan detail permukaan hingga skala nanometer, tanpa merusak sampel sedikit pun. Teknologi ini sangat berguna untuk berbagai bidang, mulai dari semikonduktor, metalurgi, polimer, coating, hingga bioteknologi. Misalnya, di industri semikonduktor, profilometer digunakan untuk mengevaluasi kehalusan wafer; di bidang material coating, alat ini membantu memastikan ketebalan dan keseragaman lapisan; sementara di bidang bioteknologi, profilometer digunakan untuk mempelajari morfologi permukaan jaringan biologis, biofilm, atau permukaan implan guna memahami interaksi antara material dan sel.

Bagaimana Cara Kerjanya?

Optical Profilometer bekerja dengan memanfaatkan interferometri atau konfokal optik. Sederhananya, cahaya dipantulkan dari permukaan sampel dan dibandingkan dengan cahaya referensi. Perbedaan fase dan intensitas pantulan ini kemudian diolah menjadi data ketinggian (height map) yang membentuk citra 3D permukaan.

Karena berbasis optik, alat ini mampu memindai permukaan dengan kecepatan tinggi dan akurasi tinggi, bahkan pada area yang sangat halus atau lembut, seperti film tipis, plastik, atau jaringan biologis.

Gambar di atas Prinsip kerja Optical Profilometer

Keunggulan Dibanding Mikroskop Konvensional

1. Tanpa Sentuhan dan Non-Destruktif

Tidak ada risiko merusak sampel, berbeda dengan stylus profilometer atau AFM yang menyentuh permukaan.

2. Cepat dan Efisien

Pengukuran dilakukan hanya dalam hitungan detik, cocok untuk kebutuhan kontrol kualitas (QC) maupun penelitian berulang.

3. Area Pemindaian Luas

Optical Profilometer dapat memetakan area besar sekaligus, dengan resolusi vertikal hingga nanometer.

4. Analisis Kuantitatif Lengkap

Hasilnya tidak hanya berupa gambar, tetapi juga data numerik seperti Ra, Rq, dan Rt (parameter kekasaran yang penting untuk analisis teknik).

Area pemindaian yang luas (Contoh pada gambar hingga ~166 µm²)
Tanpa menyentuh sampel, desain tip/tilt unik dari Bruker menjaga fokus otomatis pada titik ukur tanpa perlu penyesuaian manual, sehingga pengambilan data lebih cepat dan efisien
Hasil pengukuran menggunakan Optical Profilometer mencakup kekasaran rata-rata 3D (Sa), kekasaran akar rata-rata kuadrat (Sq), tinggi puncak maksimum (Sv), kedalaman lembah maksimum (Sp), total tinggi permukaan (Sp + Sv)

Penggabungan informasi topografi dengan distribusi pembacaan Raman sampel anoda. Gambar menunjukkan penggabungan antara topografi dan grafit alami (natural graphite) pada gambar overlay merah. Gambar di bawahnya menunjukkan penggabungan informasi topografi dan karbon hitam (black carbon) di bagian lembah-nya.

Apa yang Membuatnya Unik?
Keunikan Optical Profilometer terletak pada kombinasi antara ketelitian nanometer dan fleksibilitas makroskopik. Ia mampu menampilkan detail mikro tanpa mengorbankan cakupan area, menjadikannya jembatan sempurna antara mikroskop optik dan alat ukur permukaan berpresisi tinggi. Dengan tampilan data 3D yang intuitif dan kemampuan mengukur tanpa kontak, Optical Profilometer kini menjadi standar utama dalam karakterisasi permukaan modern, baik di laboratorium riset maupun lini produksi industri.

Spektroskopi Raman untuk Analisis Baterai Lithium-ion

Baterai lithium-ion adalah teknologi yang menggerakkan kehidupan kita sehari-hari, mulai dari smartphone, laptop, hingga mobil listrik. Agar baterai tetap aman, tahan lama, dan bertenaga, para peneliti harus memahami betul apa yang terjadi di dalamnya. Salah satu cara paling efektif untuk melakukan hal ini adalah dengan Raman Spectroscopy.

Bagaimana peran Raman Spectroscopy untuk aplikasi baterai?

Raman spectroscopy adalah teknik analisis berbasis cahaya laser yang mampu mengenali jenis material secara cepat, detail, dan tanpa merusak sampel. Dengan alat seperti Renishaw inVia™ confocal Raman microscope, para peneliti dapat melihat “sidik jari kimia” dari bahan baterai, bahkan sampai ke level partikel yang sangat kecil.

Mengapa Penting untuk Baterai Lithium-ion?

Baterai lithium-ion terdiri dari berbagai komponen seperti karbon, oksida logam, polimer, hingga cairan elektrolit. Performa dan umur panjang baterai sangat dipengaruhi oleh bagaimana komponen ini tersusun dan bagaimana mereka berubah selama proses pengisian dan pemakaian.

Dengan Raman, peneliti dapat:

1. Mengidentifikasi material dalam anoda (misalnya grafit, hard carbon, acetylene black) dan katoda (misalnya lithium cobalt oxide).
2. Menganalisis struktur karbon, termasuk tingkat keteraturan (order) dan ketidakteraturan (disorder) yang memengaruhi kapasitas penyimpanan energi.
3. Melihat distribusi material di permukaan elektroda dengan peta 2D/3D.
4. Mendeteksi perubahan saat baterai digunakan (operando test), misalnya bagaimana grafit berubah ketika lithium masuk ke dalamnya saat charging.

 Contoh Hasil Analisis Raman

1. Raman dapat memisahkan material yang mirip, seperti berbagai jenis karbon, hanya dengan membandingkan rasio puncak D dan G pada spektrum.
2. Dengan peta Raman, terlihat jelas komposisi anoda.
3. Raman juga mampu mendeteksi bahan pengikat (binder) yang konsentrasinya sangat kecil, bahkan hanya 1% dari total material.

Gambar di atas merupakan peta anoda pada Raman. Peta tersebut menunjukkan grafit (merah), asetil hitam (biru), dan karbon keras (hijau). Kelimpahan relatif mereka masing-masing adalah: 13%, 10%, dan 77%.

Gambar di atas menunjukkan Raman mampu mendeteksi dan mengidentifikasi semua material yang ada, bahkan pada konsentrasi rendah. Spektrum diambil secara in situ dari: SBR (karet stirena-butadiena, pengikat); PVDF (polivinilidena fluorida, pengikat); AB (asetil hitam, anoda); grafit (anoda); LCO (litium kobalt oksida, katoda).

Penggabungan informasi topografi dengan distribusi pembacaan Raman sampel anoda. Gambar menunjukkan penggabungan antara topografi dan grafit alami (natural graphite) pada gambar overlay merah. Gambar di bawahnya menunjukkan penggabungan informasi topografi dan karbon hitam (black carbon) di bagian lembah-nya.

Keunggulan Raman untuk Studi Baterai

1. Non-destruktif – sampel tidak rusak setelah dianalisis.
2. Resolusi tinggi – bisa melihat detail hingga sub-mikrometer.
3. Fleksibel – dapat digunakan untuk sampel padat, cair, bahkan gas.
4. Operando measurement – bisa memantau baterai secara langsung saat di-charge atau dipakai.

Raman spectroscopy adalah “mata” yang membantu ilmuwan melihat apa yang tidak bisa dilihat dengan mata telanjang di dalam baterai. Dengan teknologi seperti Renishaw inVia Raman microscope, pengembangan baterai masa depan dapat dilakukan lebih cepat, lebih aman, dan lebih efisien, mendukung transisi kita menuju dunia yang lebih ramah lingkungan.

Penggunaan Nanoindenter untuk Uji Micropillar di dalam SEM pada Material Suhu Tinggi

Dalam dunia material maju, ada tantangan besar ketika suatu logam harus bekerja di bawah tekanan tinggi sekaligus suhu tinggi. Kondisi ini sering memunculkan fenomena yang disebut time-dependent plasticity atau deformasi plastis yang bergantung pada waktu. Jika tidak dipahami dengan baik, material bisa mengalami kegagala. Fenomena ini biasanya dipelajari dengan spesimen berukuran besar, namun perkembangan teknologi memungkinkan pengujian dilakukan hingga skala mikro, bahkan pada level butiran kristal tunggal.

Salah satu teknik yang kini banyak digunakan adalah uji micropillar dengan nanoindenter di dalam SEM. Dengan metode ini, pilar-pilar kecil berdiameter hanya sekitar 5 mikron dan tinggi 10 mikron dibentuk menggunakan Focused Ion Beam (FIB), lalu ditekan secara terkendali dengan ujung intan datar (diamond flat punch tip). Keunggulan pengujian ini adalah pengamatan in-situ di dalam SEM, sehingga setiap perubahan bentuk, mulai dari munculnya slip steps hingga pecahnya oksida di permukaan bisa dilihat secara langsung sambil merekam data mekaniknya.

Dalam studi yang dilakukan pada superalloy berbasis nikel (IN718), uji micropillar dilakukan pada suhu 650°C. Tiga pendekatan beban diterapkan untuk menggali perilaku plastisitasnya. Pilar pertama diuji dengan pembebanan linier kuasistatik, yang menghasilkan kurva tegangan-regangan khas logam: elastis, lalu mencapai titik leleh, diikuti penurunan beban karena slip. Pilar kedua menjalani uji relaksasi beban, di mana displacement ditahan dalam kondisi plastis. Dari sini terlihat bagaimana dislokasi bergerak lebih mudah akibat energi panas, bahkan menunjukkan kecenderungan cross-slip dan climb. Sementara itu, pilar ketiga dikenai loncatan laju regangan. Hasilnya jelas: semakin tinggi laju regangan, semakin tinggi pula tegangan yang dibutuhkan, menunjukkan adanya sensitivitas waktu dalam mekanisme deformasi.

Gambar uji micropillar superalloy berbasis nikel (IN718) dengan 3 pendekatan beban berbeda

Yang menarik, meskipun ketiga pilar diuji dengan cara berbeda, respons keseluruhannya mirip, dengan tegangan luluh berada di kisaran 500–700 MPa. Namun, justru detail kecil dari uji relaksasi dan loncatan laju regangan itulah yang membuka wawasan lebih jauh mengenai bagaimana dislokasi bergerak di dalam logam pada suhu tinggi.

Dari cerita ini, jelas bahwa nanoindenter dalam uji micropillar bukan hanya sekadar alat ukur kekuatan. Ia adalah jendela yang membuka pandangan kita ke dalam mekanisme paling mendasar dari deformasi material. Dengan teknik ini, peneliti dapat menyusun peta mekanisme deformasi yang mempertimbangkan suhu, tegangan, laju regangan, hingga orientasi kristal. Peta ini sangat penting untuk merancang material generasi berikutnya yang lebih tangguh menghadapi kondisi ekstrem.

FusionScope: Teknologi AFM-SEM untuk Material Modern

Material canggih seperti komposit WC-Co (campuran tungsten carbide dan kobalt) banyak dipakai di industri berat, mulai dari alat pemotong, mesin, hingga pesawat terbang. Material ini terkenal kuat dan tahan aus, tapi sifat unggulnya hanya bisa tercapai jika proses pembuatannya dikontrol dengan sangat baik.

Di sinilah muncul tantangan: bagaimana kita bisa melihat hubungan antara struktur kecil material (mikro hingga nano) dengan sifat mekaniknya, misalnya kekuatan, keuletan, atau sifat magnetik? Metode konvensional sering kali tidak cukup detail (Mikroskop optik, XRD, SEM standar, Hardness test, dll).

Apa itu FusionScope?

FusionScope adalah sistem mikroskopi terbaru yang menggabungkan dua teknologi utama:

1. SEM (Scanning Electron Microscope): untuk melihat permukaan material dengan detail tinggi.
2. AFM (Atomic Force Microscope): untuk memetakan permukaan hingga skala nanometer.

Dilengkapi pula dengan MFM (Magnetic Force Microscopy): varian dari AFM khusus untuk mendeteksi sifat magnetik pada skala nano. Dengan penggabungan ini, FusionScope memungkinkan peneliti melihat struktur, komposisi, dan sifat magnetik material dalam satu alur kerja tanpa harus memindahkan sampel ke banyak alat.

Kenapa Penting untuk Material?

Pada material seperti WC-Co, sifat akhir ditentukan oleh distribusi fase kobalt (Co) di antara butir tungsten carbide (WC). Jika distribusinya tidak tepat, kekuatan material bisa berkurang atau sifat magnetiknya berubah.

FusionScope membantu:

• Optimasi Proses Produksi: Menghubungkan kondisi pemrosesan dengan sifat akhir material.
• Kontrol Kualitas: Memastikan hasil produksi konsisten.
• Analisis Kegagalan: Mengidentifikasi penyebab kerusakan material.
• Riset Dasar: Mempelajari interaksi antar fase hingga ke tingkat atom.

FusionScope sebagai navigasi memahami material komposit WC-Co lewat correlated microscopy (AFM-SEM)

Dengan menggabungkan SEM, AFM, dan MFM dalam satu platform, FusionScope memberi kemampuan baru untuk memahami dan mengoptimalkan material modern. Bagi industri maupun penelitian, alat ini bukan hanya mikroskop, tapi juga kunci untuk inovasi, kualitas, dan daya saing di masa depan.

Mengenal Stylus Profilometer: Alat Presisi untuk Mengukur Permukaan

Permukaan suatu material sering kali terlihat halus oleh mata telanjang, namun sebenarnya memiliki tekstur dan detail mikro yang tidak bisa dilihat langsung. Untuk memahami dan mengukur detail tersebut, para peneliti dan industri menggunakan Stylus Profilometer – sebuah alat presisi yang mampu “membaca” profil permukaan dengan akurat.

Apa itu Stylus Profilometer?

Stylus Profilometer adalah instrumen yang menggunakan jarum kecil (stylus) untuk membaca permukaan material. Jarum ini bergerak naik-turun mengikuti kontur permukaan, lalu mengubah gerakan mekanik tersebut menjadi data digital. Dari data ini, kita bisa melihat gambaran nyata topografi permukaan pada skala mikrometer hingga nanometer.

Bagaimana Cara Kerjanya?

• Stylus diletakkan pada permukaan sampel.
• Saat stylus bergerak, setiap perubahan ketinggian permukaan direkam sebagai sinyal.
• Sinyal ini kemudian diproses menjadi grafik 2D atau 3D yang menunjukkan tekstur, kedalaman, maupun kekasaran permukaan.
  
  

  Stylus menyentuh permukaan sampel untuk mencatat perubahan ketinggian dan sifat permukaan	Hasil pembacaan dengan Stylus Profilometer yang disajikan dalam gambar 3D (Gambar menunjukkan daerah garis yang dipindai dengan Stylus dan hasil dalam tabulasi)

Apa Saja yang Bisa Diukur?

Stylus Profilometer mampu memberikan informasi penting seperti:

• Kedalaman goresan dari lapisan tipis (film thickness)
• Kekasaran permukaan (roughness) & kelengkungan
• Langkah tinggi atau perbedaan ketinggian (step height) antar lapisan material
• Profil topografi 2D/3D secara detail

Grafik tegangan film (film stress) dan profil ketinggian wafer (wafer height profile) setelah proses deposisi/pelapisan (coating)

Tabel hasil dari proses analisis deposisi (coating) film

Mengapa & Kapan Kita Memerlukan Stylus Profilometer?

1. Permukaan buram / tidak reflektif

Tidak terpengaruh terhadap sifat sampel yang terlalu kasar, gelap, atau buram karena cara kerjanya yang “menyentuh langsung” sehingga tetap bisa mengukur dengan baik.

2. Pengukuran step height (perbedaan ketinggian) / Film thickness

Sangat cocok untuk pengukuran perbedaan ketinggian sampel dengan beberapa lapisan (thin film dengan beberapa layer).

3. Rentang vertikal luas

Rentang pengukuran step height luas (nanometer hingga ratusan mikrometer).

4. Sampel besar / tidak muat di AFM

Bisa untuk sampel yang tebal dan besar hingga wafer 8”.

5. Kebutuhan standar industri (QC/QA)

Banyak standar ISO/ASTM yang berbasis pengukuran kontak, seperti di manufaktur otomotif, aerospace, dan semikonduktor.

Aplikasi Stylus Profilometer

Stylus Profilometer banyak dipakai di berbagai bidang, misalnya:

• Industri semikonduktor – mengukur lapisan tipis dan pola mikrochip.
• Material maju – analisis kekasaran untuk baterai, lapisan pelindung, atau keramik.
• Industri otomotif & aerospace – memastikan komponen memiliki permukaan sesuai standar keamanan.
• Medis & farmasi – mengevaluasi permukaan implan atau lapisan coating.

(BRUKER Dektak Pro)