Pernah membayangkan bagaimana bentuk permukaan sebutir polen jika diperbesar puluhan ribu kali? Di balik ukurannya yang mikroskopis, polen ternyata memiliki ornamen permukaan yang sangat rumit dan artistik. Ada yang berduri tajam (echinate), ada pula yang berbutir halus (granulate). Untuk melihatnya, dibutuhkan teknologi mikroskop berpresisi tinggi.

Polen termasuk material organik yang tidak konduktif. Dalam pengamatan Scanning Electron Microscope (SEM) konvensional, kondisi ini sering menimbulkan efek charging berupa penumpukan muatan listrik yang membuat gambar terlihat silau atau kurang tajam. Selain itu, kondisi tersebut dapat menyebabkan kerusakan termal pada mikroskop konvensional. Karena itu, pemilihan jenis SEM dan pengaturan tegangan menjadi faktor penting agar struktur asli polen tetap terlihat jelas tanpa distorsi.

Laboratorium Pusat Survei Geologi – Badan Geologi mencoba untuk menjawab tantangan tersebut. Strategi yang diterapkan adalah dengan membandingkan tiga jenis SEM untuk mengetahui seberapa baik masing-masing alat mampu menangkap detail pada sampel.

Tiga instrumen SEM yang diuji memiliki karakter berbeda, yaitu:

• SEM konvensional berbasis tungsten (JEOL JSM-6360LA)
• SEM ringkas (desktop SEM) dengan sumber elektron CeB6 (Phenom Desktop SEM)
• SEM mutakhir dengan sistem energy filtering (Thermo Scientific EF-SEM)

Ketiganya digunakan untuk mengamati polen Senecio petasitis (berornamen duri) dan Barringtonia asiatica (berornamen butiran). Hasilnya menarik.

Ornamentasi Echinate (Duri) pada Senecio petasitis

SEM konvensional memberikan efek 3D yang kuat, namun ujung duri sering terlihat silau (edge charging) pada perbesaran >10.000x. Hal ini terjadi karena penggunaan filamen tungsten dengan arus yang relatif besar.

Detil berupa ujung duri terlihat tajam dan tersebar merata pada perbesaran menengah (~7.200x) dapat dilihat menggunakan SEM ringkas. Kontras yang dihasilkan pun sangat stabil.

SEM mutakhir memberikan kejernihan tekstur permukaan tingkat tinggi dan sangat tajam. Alat ini berhasil menyaring elektron sehingga ujung duri (diameter <185.2 nm) terlihat sangat tajam tanpa distorsi cahaya (zero-charging).

Ornamentasi Granulate (Butiran) pada Barringtonia asiatica

SEM konvensional dapat mengidentifikasi struktur dasar dengan lebar bibir apertur sebesar 2,82 µm. Namun, pada skala ini, butiran granulat di dalam apertur cenderung terlihat menyatu (fused) karena keterbatasan resolusi dibandingkan model FEG.

SEM ringkas menampilkan bentuk globular polen dengan efek 3D yang sangat kuat. Meskipun sangat baik untuk morfologi umum, detail pada area apertur mulai mengalami penurunan ketajaman (kabur) jika dipaksa pada perbesaran di atas 20.000x.

SEM mutakhir memberikan hasil paling presisi dengan lebar apertur terukur 1,781 µm. Perbedaan angka ini menunjukkan bahwa EF-SEM mampu membedakan batas asli struktur tanpa distorsi dari lapisan coating emas yang tebal. Penggunaan voltase rendah (1 kV) menjaga tekstur asli tanpa merusak struktur organik yang sensitif.

Komparasi hasil uji menggunakan tiga jenis SEM berbeda ditampilkan pada tabel berikut:

Berdasarkan studi ini diperoleh beberapa kesimpulan.

·  Thermo Scientific EF-SEM dianggap sebagai yang terbaik untuk riset nanoskulptur dan pengukuran presisi skala sub-nano. SEM jenis ini mampu beroperasi pada voltase sangat rendah (low landing energy). Oleh sebab itu, EF SEM adalah instrumen yang paling akurat untuk morfometri nano (pengukuran presisi di bawah 1 µm).

·  JEOL JSM-6360LA adalah pilihan utama untuk dokumentasi taksonomi umum yang membutuhkan gambaran 3D utuh dengan biaya efisien.

·  Phenom Desktop SEM dianggap yang terbaik untuk studi statistik massal karena kecepatan loading sampel dan kemudahan operasional

Mengapa Ini Penting bagi Geologi dan Industri?

Mungkin muncul pertanyaan: apa hubungan detail nanoskulptur polen dengan ilmu bumi atau kehidupan sehari-hari? Dalam dunia geologi dan bio-industri, analisis polen (Palinologi) adalah kunci untuk:

·      Rekonstruksi lingkungan purba

·      Penentuan umur relatif lapisan batuan

·      Studi perubahan iklim masa lalu

·      Melisopalinologi (Studi Polen pada Madu): Analisis ini sangat krusial untuk menentukan sumber tanaman (nektar) yang dikunjungi lebah. Dengan identifikasi polen yang presisi:

• Autentikasi Produk: Membuktikan keaslian madu (misalnya madu multiflora vs monoflora).
• Asal Geografis: Melacak lokasi produksi madu berdasarkan distribusi tanaman lokal.
• Kontrol Kualitas: Mendeteksi adanya pemalsuan atau pencampuran madu.

Lebih luas lagi, teknologi SEM yang sama juga digunakan untuk:

·      Mengamati tekstur mineral lempung dan mineral alterasi hidrotermal

·      Mengkaji porositas batuan reservoir dengan melihat hubungan antar butirnya

·      Menganalisis partikel abu vulkanik berukuran sangat halus

Artinya, kemampuan melihat detail hingga skala nano bukan hanya soal gambar yang tajam, tetapi soal akurasi data geologi untuk menyingkap sejarah bumi jutaan tahun lalu maupun untuk memastikan kualitas produk pangan saat ini.

Penulis                 : Woro Sri Sukapti dan Oki Nawawi

Penyunting          : Tim Scientific Board – PSG