Stronsium titanat

stronsium titanat

Beli permata alami di toko permata kami

Fabulite Stronsium Titanat: Permata Sintetis yang Unik

Stronsium titanat sintetis adalah material menarik yang merupakan salah satu dari beberapa titanat yang dikembangkan pada akhir 1940-an dan awal 1950-an. Material ini termasuk dalam kelompok yang juga mencakup barium titanat dan kalsium titanat.

Sejarah dan Perkembangan

Kegiatan penelitian sebagian besar dilakukan di National Lead Company (yang kemudian dikenal sebagai NL Industries) di Amerika Serikat, terutama dipimpin oleh Leon Merker dan Langtry E. Lynd. Pada 10 Februari 1953, Merker dan Lynd mematenkan proses penumbuhan awal, dan selama empat tahun berikutnya, mereka mematenkan beberapa modifikasi, termasuk penyesuaian pada serbuk bahan baku dan penggunaan dopan pewarna.

Proses Pertumbuhan

The preferred method for growing synthetic strontium titanate is a variation of the Verneuil process, also known as the flame-fusion process. An inverted oxy-hydrogen blowpipe is used for this growth, with feed powder combined with oxygen fed through the blowpipe. This process is further enhanced by introducing a third pipe that delivers additional oxygen, resulting in what is known as a tricone burner.

Pentingnya Oksigen

Pemberian oksigen ekstra sangat penting untuk keberhasilan sintesis stronsium titanat, karena memastikan oksidasi sempurna dari komponen titanium. Rasio yang diperlukan adalah sekitar 1,5 volume hidrogen untuk setiap volume oksigen.

Persiapan Bubuk Umpan

Serbuk umpan yang digunakan dalam proses ini diproduksi dengan terlebih dahulu membuat garam titanil rangkap oksalat (SrTiO(C2O4)2·2H2O) dengan mereaksikan stronsium klorida (SrCl2) dan asam oksalat ((COOH)2·2H2O) dengan titanium tetraklorida (TiCl4). Setelah dicuci untuk menghilangkan klorida, bahan tersebut dipanaskan hingga 1000°C untuk menghasilkan serbuk butiran yang mengalir bebas, yang kemudian digiling dan diayak untuk mencapai ukuran partikel antara 0,2 dan 0,5 mikrometer.

Pertumbuhan Kristal

Setelah bubuk umpan disiapkan, bubuk tersebut dijatuhkan dengan hati-hati melalui nyala api oksihidrogen, meleleh, dan jatuh ke atas alas yang berputar serta turun secara perlahan di bawahnya. Ketinggian alas terus disesuaikan agar bagian atasnya tetap berada pada posisi ideal di bawah nyala api. Setelah beberapa jam, bubuk yang meleleh tersebut mendingin dan mengkristal menjadi satu kristal boule tunggal dengan bentuk buah pir bertangkai yang unik.

Proses Anil

Boule ini umumnya berukuran hingga 2,5 sentimeter dalam diameter dan panjang 10 sentimeter, serta pada awalnya tampak hitam buram. Untuk membuatnya tidak berwarna dan menghilangkan tegangan internal, boule ini menjalani proses anil lebih lanjut dalam atmosfer oksidasi pada suhu melebihi 1000°C selama 12 jam.

Teknik Pertumbuhan Lapisan Tipis

Selain pertumbuhan kristalnya, lapisan tipis stronsium titanat (SrTiO3) dapat dibuat dengan menggunakan berbagai teknik canggih seperti deposisi laser berdenyut, epitaksi berkas molekul, sputtering RF, dan deposisi lapisan atom. Setiap metode menghasilkan lapisan tipis dengan tingkat kualitas kristal, kerapatan cacat, dan kandungan pengotor yang berbeda. Variasi ini secara signifikan memengaruhi sifat elektronik dan optik material tersebut, menjadikannya zat serbaguna untuk berbagai aplikasi teknologi.

Stronsium Titanat vs Intan: Simulan Intan Terbaik?

Karena struktur kristal kubiknya dan dispersi yang tinggi, stronsium titanat sintetis awalnya dianggap sebagai tiruan intan yang sangat baik. Mulai sekitar tahun 1955, stronsium titanat diproduksi dalam jumlah besar secara khusus untuk meniru intan.

Perbandingan dengan Rutil Sintetis

Pada saat itu, stronsium titanat bersaing dengan rutil sintetis (umumnya dikenal sebagai "titania"), dengan keunggulan utama stronsium titanat adalah tidak adanya rona kekuningan dan birefringensi kuat yang menjadi ciri khas rutil. Meskipun stronsium titanat lebih lunak daripada intan, material ini memiliki kemiripan optik yang lebih unggul dengan intan, menjadikannya alternatif yang menarik untuk perhiasan.

Munculnya Simulan Baru

Namun, pada akhirnya, stronsium titanat dan rutil sintetis dilampaui oleh tiruan intan yang lebih baru, pertama oleh garnet itrium aluminium (YAG) dan kemudian oleh garnet gadolinium galium (GGG). Kemunculan zirkonia kubik sebagai tiruan intan menandai titik balik, karena menawarkan kemiripan yang lebih dekat dengan intan dan lebih hemat biaya, sehingga dengan cepat menjadi standar industri.

Penggunaan Modern dan Nilai Koleksi

Meskipun sebagian besar telah digantikan oleh material yang lebih baru, stronsium titanat terus diproduksi dan terkadang masih ditemukan dalam perhiasan saat ini. Material ini tetap menjadi salah satu simulan intan yang paling mahal, dan para kolektor mungkin membayar harga lebih tinggi untuk spesimen yang lebih besar yang melebihi 2 karat (400 mg). Sebagai simulan, stronsium titanat dapat sangat mengecoh ketika dicampur dengan melee (yaitu batu yang lebih kecil dari 0,20 karat atau 40 mg) atau ketika digunakan sebagai material dasar untuk batu komposit atau doublet, dengan material lain seperti korundum sintetis sebagai mahkota atau lapisan atasnya.

Teknik Identifikasi

Melalui pemeriksaan mikroskopis, ahli gemologi dapat membedakan stronsium titanat dari intan berdasarkan beberapa karakteristik. Kelembutan relatif stronsium titanat sering kali terlihat jelas melalui abrasi permukaan, dan dispersinya yang berlebihan dapat dikenali oleh mata yang terlatih. Selain itu, sisa-sisa proses sintesis, seperti gelembung gas yang terkadang muncul, merupakan tanda yang jelas. Doublet juga dapat diidentifikasi dengan mengamati garis sambungan pada girdle, yang merupakan "pinggang" batu, atau dengan mendeteksi gelembung udara yang memipih maupun perekat yang digunakan pada titik penyambungan.

Stronsium titanat

Kekerasan Mohs Stronsium Titanat

Stronsium titanat memiliki Kekerasan Mohs 5 hingga 6, menjadikannya jauh lebih lunak daripada intan yang memiliki kekerasan 10.

Implikasi untuk Perhiasan

Sifat ini membuat stronsium titanat rentan terhadap goresan dan abrasi, yang berarti batu ini memerlukan penanganan yang hati-hati, terutama saat dipasang pada perhiasan yang dipakai secara rutin. Tingkat kelunakannya, dipadukan dengan sifat optiknya yang memukau, menjadikan stronsium titanat pilihan yang menarik bagi para kolektor dan mereka yang mengapresiasi alternatif permata unik dan antik.

Makna Historis

Meskipun stronsium titanat bukan lagi pilihan utama untuk simulan intan, sejarah, sifat optik, dan kelangkaannya memberinya tempat khusus di dunia permata. Batu ini merupakan contoh indah dari kecerdikan ilmiah pertengahan abad ke-20, dengan kilau memukau dan dispersi semarak yang terus memikat mereka yang cukup beruntung untuk menemukannya.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

1. Untuk apa stronsium titanat digunakan?

Stronsium titanat terutama digunakan sebagai tiruan intan dalam perhiasan, khususnya pada pertengahan abad ke-20. Bahan ini juga telah digunakan dalam berbagai aplikasi teknologi karena sifat optik dan elektroniknya, seperti pada lapisan tipis untuk penelitian dan pengembangan.

2. Apa perbedaan stronsium titanat dari intan?

Stronsium titanat berbeda dari intan dalam beberapa hal, termasuk kekerasannya yang lebih rendah (Mohs 5-6 dibandingkan dengan intan yang bernilai 10) dan dispersi yang lebih tinggi, yang memberinya kilauan api yang khas. Batu ini juga merupakan material sintetis, sedangkan intan terbentuk secara alami.

3. Apakah stronsium titanat masih digunakan dalam perhiasan saat ini?

Meskipun sebagian besar telah digantikan oleh simulan intan lainnya seperti zirkonia kubik, stronsium titanat terkadang masih digunakan dalam perhiasan saat ini. Material ini tetap populer di kalangan kolektor dan mereka yang mengapresiasi permata bergaya antik dan unik.

4. Bagaimana ahli gemologi dapat mengidentifikasi stronsium titanat?

Para ahli gemologi dapat mengidentifikasi stronsium titanat dari kelunakannya, abrasi permukaan, dispersi yang tinggi, serta adanya gelembung gas dari proses sintesis. Selain itu, doublet dapat diidentifikasi melalui garis sambungan atau gelembung pada titik perekatan.

5. Apa saja metode penumbuhan untuk lapisan tipis stronsium titanat?

Lapisan tipis stronsium titanat dapat ditumbuhkan menggunakan berbagai teknik, termasuk deposisi laser berdenyut, epitaksi berkas molekuler, sputtering RF, dan deposisi lapisan atom. Metode-metode ini memengaruhi kualitas kristalin dan sifat material', sehingga cocok untuk berbagai aplikasi teknologi.