Gas kimia merupakan senyawa berbentuk gas yang berpotensi membahayakan lingkungan dan kesehatan apabila terhirup oleh manusia. Oleh karena itu, diperlukan sensor yang andal untuk memantau dan mendeteksi keberadaannya, terutama di kawasan industri dan laboratorium.

Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) melalui Pusat Riset Sistem Nanoteknologi (PRSN) berkolaborasi dengan Departemen Fisika Universitas Gadjah Mada (UGM) mengembangkan sensor gas berbasis Quartz Crystal Microbalance (QCM). Sensor tersebut menggunakan lapisan aktif serat nano polyvinyl acetate (PVAc) yang dimodifikasi dengan nanopartikel magnetit (Fe₃O₄) untuk meningkatkan kinerja deteksi gas.

Peneliti Ahli Madya PRSN, Witha Berlian Kesuma Putri, mengungkapkan, penggabungan nanopartikel Fe3O4 ke dalam PVAc menjaga integritas morfologi serat nano sekaligus memastikan distribusi situs aktif yang homogen. Perangkat sensor yang dihasilkan menunjukkan kinerja penginderaan yang baik pada suhu ruang, dengan sensitivitas sebesar 0,442 Hz·ppm-¹ untuk gas metilamina.

“Serat nano berbasis Fe3O4 yang diaplikasikan pada sensor QCM menunjukkan respon yang secara signifikan lebih tinggi dan lebih sensitif dalam mendeteksi gas kimia,” ungkap Witha saat diwawancara Tim Humas BRIN, Rabu, 8 Juli 2026.

Selain menggunakan nanopartikel Fe3O4, kolaborasi dengan UGM juga mengembangkan sensor gas QCM menggunakan lapisan aktif serat nano PVAc berbasis carbon dots (Cdots) dari kulit tomat untuk medeteksi gas formic acid.

“Sensitivitas sensor dengan serat nano PVAc adalah 0,126 Hz ppm−1, sedangkan setelah penambahan Cdots, sensitivitas sensor dapat mencapai 2,552 Hz ppm−1, terjadi peningkatan sebesar 20 kali lipat,” tutur Witha.

Witha memaparkan, Fe3O4 telah dikenal sebagai salah satu material oksida besi yang mendukung berbagai aplikasi di bidang elektronik, biomedis, atau lingkungan. Hal ini menjadi peluang besar bagi periset di BRIN mengembangkan serat nano menggunakan Polyvinylidene Fluoride (PVDF) berbasis Fe3O4 yang disintesis dari pasir besi.

“Pasir besi merupakan bahan alam yang keberadaannya sangat melimpah, nanopartikel Fe3O4 dari pasir besi yang digabungkan dengan PVDF, menjadikan serat nano sangat efisien dan berbiaya rendah, sehingga praktis untuk berbagai aplikasi nanoteknologi,” ujar Witha.

Saat ini, PRSN tengah mengembangkan metode sintesis partikel komposit Fe₃O₄ dengan carbon dots yang berasal dari bahan hayati kulit tomat. Inovasi tersebut telah memperoleh paten terdaftar dengan Nomor P00202413732.

“PRSN juga mengembangkan riset nanokomposit Fe₃O₄ dengan carbon dots. Material tersebut diaplikasikan pada superkapasitor dan berpotensi meningkatkan kapasitas penyimpanan energi,” ia menjelaskan.

Witha menambahkan, timnya juga tengah mengembangkan riset nanofiber berbasis carbon dots. Material tersebut berpotensi diaplikasikan sebagai lapisan antibakteri, misalnya pada kemasan pangan (food packaging).

“Produk pertanian dan pangan yang kita lapisi nanofiber berbasis carbon dots ini, dapat menambah umur simpannya sehingga tidak mudah layu dan busuk,” ia menambahkan.

Meskipun riset nanofiber berbasis kulit tomat untuk aplikasi antibakteri serta metode sintesis partikel komposit Fe₃O₄ dengan carbon dots masih memerlukan pengembangan lebih lanjut, keduanya menunjukkan hasil yang menjanjikan. Pengembangan tersebut membuka peluang pemanfaatan material berbasis bahan alam yang lebih ramah lingkungan. Ke depan, teknologi ini berpotensi diaplikasikan dalam berbagai kebutuhan sehari-hari, mulai dari kemasan pangan hingga penyimpanan energi. (msb,adl/Ed.MM)