Pendahuluan

Nanopartikel merupakan partikel dengan ukuran diameter antara 1 – 100 nm.

Nanopartikel memiliki sifat fisika dan kimia yang unik yang diakibatkan oleh dimensi skala nano

yang dimiliki. Dengan keistimewaan sifat dari nanopartikel ini, maka banyak digunakan untuk

aplikasi katalisis, computer, elektronik, peralatan magnetic, sensor, litografy, medis dan lain-lain.

Untuk masing-masing aplikasi, maka ukuran dan distribusi menjadi hal yang penting untuk

diperhatikan.

TEM (Transmission electron microscope) adalah alat yang paling teliti yang digunakan

untuk menentukan ukuran partikel partikel karena resolusi yang sangat tinggi. Partikel dengan

ukuran beberapa nanometer dapat diamati dengan jelas menggunakan TEM. Bahkan dengan

high resolution TEM (HR-TEM) kita dapat mengamati posisi atom-atom dalam partikel.

Dari image TEM, maka ukuran partikel dan distribusinya bisa ditentukan menggunakan

beberapa software, misalnyaNIH Image, Image J dan Scion Image. Pada makalah ini hanya akan

dijelaskan aplikasi program Scion Image dalam mengolah Image dari data TEM khususnya

menentukan distribusi ukuran partikel. Pengolahan data ini memerlukan intervensi dari program

excel untuk mengklasifikasikan data dan membuat histogramnya.

Scion Image merupakan program pengolah image dari IBM PC yang dapat mendisplay,

mengedit, memperbaiki, menganalisa dan menganimasi gambar. Scion Image membaca dan

menulis file TIFF dan BMP. Dua file ini memiliki kompatibilitas tinggi dengan berbagai

program lain termasuk program-program scaning, fungsi-fungsi proses, editing, publishing dan

pengolahan gambar.Scion Image mendukungbanyakfungsi-fungsipemrosesangambar yang

standarsepertipeningkatankontras, profiling densitas, penghalusan, penajaman, deteksitepi,

penapisanreratadankonvolusiruang.

Penentuan Distribusi Ukuran Partikel dari Data TEMdengansoftware Scion Image

Image dari TEM bisa diolah dengan software Scion Image untuk menentukan

distribusi ukuran partikel. Kelebihan pengolahan menggunakan software ini adalah kita biasa

menentukan distribusi ukuran partikel sampai 8000 partikel. Namun kelemahannya adalah jika

1

partikel saling tumpang tindih, maka perlu dilakukan penghitungan secara bertahap dan

pengaturan threshold dengan teliti.

Menu dari scion image dapat dilihat pada Gambar 1. Menu yang digunakan untuk

menentukan ukuran partikel yang utama hanya pada menu option dan menu analyze.

Gambar 1. Menu pada Scion Image

Adapun langkah penentuan ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel dari image TEM menggunakan Scion Image Versi alpha 4.0.3.2 adalah sebagai berikut:

1. Simpan image sebagai file .bmp

2. Buka dengan scion image

3. Klik Option – greyscale

4. Klik Option- threshold

5. Tandai Bar size dan klik analyze – set scale (isi skala dengan satuan nm)

6. Blok area partikel yang akan dihitung

2

7. Klik analyze-option (centang parameter yang akan diukur , misal area, mean, deviasi standard, length (perimeter), ellips mayor, ellips minor)

8. Klik analyze-analyze particles (centang kriteria yang akan diukur)

9. Klik analyze- measure

10. Klik analyze-show result (akan tampil data yang dianalisis)

11. Export data sebagai txt

12. Buka data txt dengan excel

13. Atur urutan besarnya partikel

14. Hitung frekuensi range partikel

15. Buat histogram

Berikut ini akan ditampilkan contoh Image partikel yang digambar dengan software

paint untuk memudahkan pemahaman pada pemakaian software scion image. Karena partikel

dapat tergambar dengan ideal, sehingga pengaturan pada threshold mudah dilakukan. Contoh

partikel yang dibuat pada Gambar 2 setelah di analisis dihasilkan image pada Gambar 3 yang

masing-masing partikel sudah memiliki label. Dari Gambar 3 akan terlihat berapa jumlah

partikel yang dipilih untuk dianalisis ukuran partikelnya. Dalam penghitungan ini dipilih 89

partikel.

Gambar 2. Partikel berbentuk ellips yang digambar menggunakan paint

3

Gambar 3. Hasil analisis partikel yang telah berlabel

Setelah tabel data dari analisis dengan scion image didapat maka hasil diexport ke

excel dan di halaman excel ini, diberi keterangan tabel seperti pada tabel pada scion image,

karena ketika dilakukan proses export, keterangan tabel tidak tercatat. Kemudian di excel

dilakukan penentuan ukuran diameter rata-rata dari diameter mayor dan minornya seperti pada

Tabel 1.

Tabel 1. Data hasil pengolahan image dengan scion image yang telah dieksport ke excel

No Area Mean SD Length Mayor Minor Rata2

1 69.92 210.43 60.45 30.54 10.44 8.53 9.485

2 197.38 227.07 52.4 53.28 19.41 12.95 16.18

3 69.92 210.43 60.45 30.54 10.44 8.53 9.485

4 83.71 214.91 58.85 33.3 10.92 9.76 10.34

5 69.92 210.43 60.45 30.54 10.44 8.53 9.485

6 50.89 203.19 62.29 26.64 8.87 7.31 8.09

7 50.89 203.19 62.29 26.64 8.87 7.31 8.09

8 50.89 203.19 62.29 26.64 8.87 7.31 8.09

9 33.77 191.11 63.44 22.74 9.14 4.7 6.92

10 32.34 188.29 63.36 21.12 6.42 6.42 6.42

11 33.77 191.11 63.44 22.74 9.14 4.7 6.92

12 32.34 188.29 63.36 21.12 6.42 6.42 6.42

13 33.77 191.11 63.44 22.74 9.14 4.7 6.92

14 32.34 188.29 63.36 21.12 6.42 6.42 6.42

15 67.54 210.63 60.39 29.16 9.56 8.99 9.275

16 67.54 210.63 60.39 29.16 9.56 8.99 9.275

17 67.54 210.63 60.39 29.16 9.56 8.99 9.275

18 32.34 188.29 63.36 21.12 7.78 5.29 6.535

19 62.78 207.27 61.35 29.16 10.25 7.8 9.025

20 32.34 188.29 63.36 21.12 7.78 5.29 6.535

21 62.78 207.27 61.35 29.16 10.25 7.8 9.025

22 32.34 188.29 63.36 21.12 7.78 5.29 6.535

4

23 62.78 207.27 61.35 29.16 10.25 7.8 9.025

24 103.21 219.58 56.77 38.25 13.11 10.02 11.565

25 97.03 216.71 58.1 35.82 11.39 10.85 11.12

26 45.66 199.88 62.83 25.26 8.16 7.12 7.64

27 116.05 219.89 56.61 39.96 13.6 10.87 12.235

28 116.05 219.89 56.61 39.96 13.6 10.87 12.235

29 71.82 211.61 60.07 30.54 10.35 8.84 9.595

30 71.82 211.61 60.07 30.54 10.35 8.84 9.595

31 116.05 219.89 56.61 39.96 13.6 10.87 12.235

32 71.82 211.61 60.07 30.54 10.35 8.84 9.595

33 174.08 226.77 52.61 48.81 15.81 14.02 14.915

34 176.46 226.47 52.8 49.38 15.71 14.3 15.005

35 176.46 226.47 52.8 49.38 15.71 14.3 15.005

36 57.07 204.6 61.99 27.78 9.56 7.6 8.58

37 57.07 204.6 61.99 27.78 9.56 7.6 8.58

38 57.07 204.6 61.99 27.78 9.56 7.6 8.58

39 9.51 154.2 51.71 10.56 4.17 2.91 3.54

40 9.51 154.2 51.71 10.56 4.17 2.91 3.54

41 36.15 192 63.42 22.5 8.49 5.42 6.955

42 8.56 157 53.9 9.99 3.64 2.99 3.315

43 14.27 162.6 56.67 13.08 4.51 4.03 4.27

44 69.92 210.43 60.45 30.54 10.44 8.53 9.485

45 69.92 210.43 60.45 30.54 10.44 8.53 9.485

46 69.92 210.43 60.45 30.54 10.44 8.53 9.485

47 112.25 219.76 56.67 38.58 12.84 11.13 11.985

48 45.66 199.88 62.83 25.26 8.16 7.12 7.64

49 50.89 203.19 62.29 26.64 8.87 7.31 8.09

50 50.89 203.19 62.29 26.64 8.87 7.31 8.09

51 55.17 205.03 61.9 28.02 8.96 7.84 8.4

52 50.89 203.19 62.29 26.64 8.87 7.31 8.09

53 33.77 191.11 63.44 22.74 9.14 4.7 6.92

54 33.77 191.11 63.44 22.74 9.14 4.7 6.92

55 32.34 188.29 63.36 21.12 6.42 6.42 6.42

56 32.34 188.29 63.36 21.12 6.42 6.42 6.42

57 33.77 191.11 63.44 22.74 9.14 4.7 6.92

58 32.34 188.29 63.36 21.12 6.42 6.42 6.42

59 67.54 210.63 60.39 29.16 9.56 8.99 9.275

60 67.54 210.63 60.39 29.16 9.56 8.99 9.275

61 67.54 210.63 60.39 29.16 9.56 8.99 9.275

62 32.34 188.29 63.36 21.12 7.78 5.29 6.535

63 32.34 188.29 63.36 21.12 7.78 5.29 6.535

5

64 62.78 207.27 61.35 29.16 10.25 7.8 9.025

65 62.78 207.27 61.35 29.16 10.25 7.8 9.025

66 32.34 188.29 63.36 21.12 7.78 5.29 6.535

67 62.78 207.27 61.35 29.16 10.25 7.8 9.025

68 32.34 188.29 63.36 21.12 7.78 5.29 6.535

69 73.25 212.45 59.78 30.54 9.75 9.56 9.655

70 89.42 216.13 58.35 34.68 11.04 10.31 10.675

71 83.71 214.91 58.85 33.3 10.92 9.76 10.34

72 116.05 219.89 56.61 39.96 13.6 10.87 12.235

73 116.05 219.89 56.61 39.96 13.6 10.87 12.235

74 19.98 177 61.93 15.84 5.96 4.26 5.11

75 116.05 219.89 56.61 39.96 13.6 10.87 12.235

76 71.82 211.61 60.07 30.54 10.35 8.84 9.595

77 71.82 211.61 60.07 30.54 10.35 8.84 9.595

78 71.82 211.61 60.07 30.54 10.35 8.84 9.595

79 176.46 226.47 52.8 49.38 15.71 14.3 15.005

80 176.46 226.47 52.8 49.38 15.71 14.3 15.005

81 176.46 226.47 52.8 49.38 15.71 14.3 15.005

82 57.07 204.6 61.99 27.78 9.56 7.6 8.58

83 57.07 204.6 61.99 27.78 9.56 7.6 8.58

84 57.07 204.6 61.99 27.78 9.56 7.6 8.58

85 9.51 154.2 51.71 10.56 4.17 2.91 3.54

86 9.51 154.2 51.71 10.56 4.17 2.91 3.54

87 9.51 154.2 51.71 10.56 4.17 2.91 3.54

88 31.87 191.06 63.47 21.12 6.81 5.96 6.385

89 40.43 195.71 63.26 23.88 8.9 5.78 7.34

Setelah mendapatkan data rata-rata diameter partikel dengan satuan nanometer, kemudian

dilakukan rekap data dengan cara tertentu, seperti pada Tabel 2

Tabel 2. Hasil rekap ukuran partikel

6

Dari data hasil rekap kemudian dibuat histogram frekuensi versus ukuran partikel seperti

pada Gambar 4. Kadang-kadang frekuensi dinyatakan dalam prosentase partikelseperti Gambar

1. Tapi lebih baik jika frekuensi dinyatakan dalam jumlah partikel, karena akan tahu jumlah

partikel yang dihitung atau dianalisis.

Gambar 4. Histogram distribusi ukuran partikel

Untukmengujikebenaranpenentuandistribusiukuranpartikeldengan scion image

diberikancontohpengukuran yang diperolehdari literature.Gambar

5menunjukkanhasildistribusiukuranpartikeluntuk image yang diperoleh dari TEM yang

diolahdengan NIH Image. (G.H. Woehrle et al, 2005). NIH Image merupakan software yang

setaradengan Scion Image tetapidengan platform Mecintosh.

7

ukuran partikel rata-rata (nm) Frekuensi1,0- 3,9 64,0 - 6,9 237,0 - 8,9 169,0 - 11,9 31

12,0 – 16,0 13Jumlah partikel terukur 89

Contoh 5. Image partikel dari analisis menggunakan TEM

Padaanalisisukuranpartikel yang dilakukandengan scion image

initidaksemuapartikelditentukanukurannya, tetapidipilihpadadaerahtertentu, sepertipadaGambar

6.

Gambar 6.Partikel yang dipilihuntukditentukanukurannya

Hasilpengolahan image padaGambar5 terhadapdistribusiukuranpartikeldengan Scion Image

dapatdilihatpadaTabel 2 danGambar 7.

8

Tabel 2.Rekaphasilperhitunganukuranpartikeldengan Scion Image yang diolahdengan Excel

Ukuranpartikel rata-rata (nm) JumlahPartikel0,8 860,9 01,0 01,1 01,2 01,3 781,4 01,5 631,6 11,7 931,8 41,9 482,0 42,1 192,2 232,3 62,4 172,5 52,6 62,7 3

Jumlah total partikel yang dihitung 465

9

Gambar 7.Distribusiukuranpartikel yang ditentukandengan Scion Image

Jikadibandingkanhasilperhitunganpada literature (Gambar 5) danperhitunganmenggunakan Scion

Image (Gambar 7) terlihatadakesamaanpadaukuran, walaudistribusinyaberbeda.Tetapiuntuk

range ukuranpartikeltidakberbedasecarasignifikan. Dari literature, ukuranpartikel yang

terukurantara 1,0 – 2,4 nm, sedangdariperhitungandengan scion image antara 0,8 – 2,7 nm.

Padaukuranpartikel 0,8 nm pada literature tidakterdeteksi, sedangkanpadaperhitunganmencapai

86 partikel. Adanyaperbedaaninidisebabkanolehpengambilangambarpada literature langsungdari

data TEM sementaraitupadapenentuan Scion Image yang

dilakukanadalahgambardicapturedarifasilitasprintscreenkemudiandicopykanke Paint

dandisimpansebagai file BMP. Disampingitu,

perbedaaninikemungkinanjugadisebabkanolehpengaturan threshold yang dimungkinkanberbeda,

ataumungkinpengaturan parameter analizepartikel. Seringterjadi image

partikelsetelahdithresholdakanpecahmenjadibeberapabagian. Padahalpadaanalisisnya,

tidakbisamenyaringmana yang merupakanpartikelpecahannya.

10

Kesimpulan

Dari analisis sampel menggunakan TEM akan diperoleh informasi mengenai ukuran

partikel dan distribusinya secara tidak langsung. Untuk menentukan ukuran partikel dari

nanopartikel dari data TEM bisa dilakukan dengan menggunakan beberapa software, salah

satunya adalah scion image. Pengaturan parameter pengukurandanpenentuan threshold

sangatpentingdiperhatikanpadaanalisisukuranpartikelmenggunakan Scion Image.Hasil

pengolahan data dari scion image ini masihperlu dilanjutkan dengan pengolahan dengan excel

untuk mendapatkan histogram distribusi ukuran partikelnya. Dari informasi distribusi ukuran

partikel yang telah ditampilkan dalam bentuk histogram akan memudahkan peneliti untuk

menarik kesimpulan dari hasil penelitiannya, khususnya mengenai keseragaman ukuran partikel

dari hasil sintesis.

Referensi

Manual Scion Image For Windows Version Alpha 4.0.3.2,

http://www.scioncorp.com/downloads/user_manuals/Grabber/Discontinued/Scion_Image_Mac_Manual.pdfdiakses 18/11/2010

Gerdh.Woehrle,JamesE.Hutchison,SaimOzkar,Richardg.Finke, 2006, Analysis of Nanoparticle Transmission Electron Microscopy Data Using a Public-Domain Image-Processing Program,Image, Turk J Chem 30(2006),1-13

11