Dosen Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi Sumatera (ITERA), Dr. Suratun Nafisah, turut menorehkan capaian publikasi internasional melalui penelitian inovatif mengenai sensor glukosa berbasis microwave metamaterial. Penelitian tersebut diterbitkan dalam jurnal internasional bereputasi Materials Today Advances, jurnal multidisiplin bidang materials science and engineering yang diterbitkan oleh Elsevier dan berada pada kategori Q1 berdasarkan pemeringkatan SCImago.
Artikel berjudul “Design of a Double-Cross Microwave Metamaterial for Glucose Composition Analysis” diterbitkan pada Materials Today Advances, Volume 30, Juni 2026, dengan nomor artikel 100783.
Penelitian tersebut ditulis oleh Hadi Teguh Yudistira, Risha Diana Sari, Teuku Meurah Indra Riayatsyah, Suratun Nafisah, dan Adhitya Gandaryus Saputro.
Penulis pertama dalam penelitian ini adalah Associate Professor Dr. Hadi Teguh Yudistira. Pada saat artikel tersebut diterbitkan, Dr. Hadi menjabat sebagai Dekan Fakultas Teknologi Industri (FTI) ITERA. Selanjutnya, dalam perkembangan kepemimpinan institusi, beliau dipercaya mengemban amanah yang lebih tinggi sebagai Wakil Rektor I ITERA bidang akademik dan kemahasiswaan.
Perjalanan tersebut menunjukkan bahwa aktivitas kepemimpinan akademik di ITERA tetap berjalan seiring dengan produktivitas riset dan publikasi ilmiah. Keterlibatan pimpinan fakultas dan universitas secara langsung dalam penelitian sekaligus memperlihatkan kuatnya budaya akademik yang terus dikembangkan di ITERA.
Sementara itu, Dr. Suratun Nafisah membawa kontribusi dari bidang Teknik Elektro, khususnya pada irisan antara material elektronik, sifat elektromagnetik material, sensor, dan teknologi material maju.
Sensor Glukosa Berbasis Metamaterial Microwave
Penelitian ini menawarkan pendekatan inovatif untuk menganalisis komposisi glukosa dengan memanfaatkan microwave metamaterial berbentuk double-cross.
Metamaterial merupakan struktur rekayasa yang dirancang untuk memiliki karakteristik elektromagnetik tertentu melalui pola geometris khusus. Dalam penelitian ini, resonator berbentuk double-cross digunakan untuk meningkatkan interaksi antara gelombang elektromagnetik dan larutan glukosa.
Tim peneliti terlebih dahulu melakukan desain dan simulasi menggunakan CST Studio Suite. Simulasi digunakan untuk menganalisis berbagai parameter elektromagnetik, termasuk karakteristik transmisi, permitivitas, permeabilitas, indeks bias, dan impedansi.
Setelah melalui tahap simulasi, desain tersebut kemudian difabrikasi menjadi prototipe fisik berbasis substrat kertas. Penggunaan kertas menjadi salah satu aspek menarik penelitian karena menawarkan pendekatan fabrikasi yang lebih sederhana dan berpotensi lebih ekonomis dibandingkan sejumlah struktur sensor dengan substrat khusus.
Prototipe selanjutnya diuji menggunakan Vector Network Analyzer (VNA) untuk mengukur karakteristik transmisi gelombang microwave.
Larutan glukosa yang digunakan berasal dari produk infus komersial dengan konsentrasi 5%, 10%, dan 40% weight per volume (w/v). Sebanyak 100 μL larutan ditempatkan pada area sensing di antara struktur double-cross.
Resonansi Bergeser Saat Konsentrasi Glukosa Meningkat
Hasil eksperimen dan simulasi menunjukkan tren yang konsisten. Ketika konsentrasi glukosa meningkat, frekuensi resonansi utama sensor mengalami pergeseran menuju frekuensi yang lebih rendah.
Pada hasil eksperimen, puncak resonansi pertama bergeser dari sekitar 1,69 GHz tanpa glukosa menjadi sekitar 1,17 GHz pada konsentrasi glukosa 40%.
Pergeseran ini dapat dijelaskan melalui model rangkaian ekuivalen induktansi-kapasitansi atau LC. Celah di antara struktur double-cross berfungsi sebagai daerah kapasitif. Ketika larutan glukosa ditempatkan pada daerah tersebut, konstanta dielektriknya menyebabkan perubahan kapasitansi efektif struktur.
Perubahan kapasitansi tersebut selanjutnya menggeser frekuensi resonansi.
Penelitian juga menemukan adanya dua puncak resonansi yang kemungkinan berkaitan dengan fenomena Fano resonance. Puncak pertama menunjukkan perubahan frekuensi yang jauh lebih besar dibandingkan puncak kedua sehingga memiliki potensi lebih tinggi untuk digunakan sebagai parameter sensing.
Analisis lebih lanjut terhadap data simulasi menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi glukosa juga berkaitan dengan perubahan signifikan pada impedansi efektif, indeks bias, permitivitas, dan permeabilitas metamaterial.
Temuan tersebut memperlihatkan bahwa struktur double-cross dapat digunakan untuk mendeteksi perubahan karakteristik dielektrik akibat variasi konsentrasi glukosa.
Alternatif Sensor yang Lebih Sederhana
Pengukuran glukosa selama ini banyak menggunakan pendekatan elektrokimia maupun optik. Metode tersebut memiliki berbagai keunggulan, namun dalam sejumlah aplikasi dapat membutuhkan elektroda, bahan kimia tambahan, sistem optik khusus, atau peralatan dengan biaya relatif tinggi.
Pendekatan microwave metamaterial yang dikembangkan oleh tim peneliti menawarkan mekanisme berbeda, yaitu mendeteksi perubahan resonansi elektromagnetik.
Sensor yang dikembangkan menggunakan resonator pasif, tidak membutuhkan fluorophore atau indikator kimia, dan memanfaatkan substrat kertas yang relatif sederhana untuk difabrikasi.
Pada tahap penelitian ini, pengujian difokuskan pada larutan glukosa berkonsentrasi tinggi dari produk infus farmasi, yaitu 5%, 10%, dan 40%. Dengan demikian, salah satu aplikasi yang sangat relevan adalah pemantauan kualitas dan komposisi larutan glukosa dalam lingkungan farmasi.
Hasil penelitian juga membuka peluang pengembangan lebih lanjut menuju teknologi monitoring glukosa berbiaya rendah dan berbasis metode non-contact atau non-invasive pada aplikasi yang sesuai setelah melalui penelitian dan validasi lanjutan.
Kolaborasi Multidisiplin ITERA–ITB
Salah satu kekuatan penting penelitian ini adalah kolaborasi multidisiplin yang menghubungkan Program Studi Teknik Elektro, Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, pusat riset material ITERA, hingga kelompok riset quantum dan nanoteknologi di Institut Teknologi Bandung (ITB).
Associate Professor Dr. Hadi Teguh Yudistira tercatat memiliki tiga afiliasi, yaitu Program Studi Teknik Mesin ITERA, Fakultas Teknologi Industri ITERA, serta Center for Green and Sustainable Materials ITERA.
Risha Diana Sari berafiliasi dengan Program Studi Teknik Mesin ITERA.
Teuku Meurah Indra Riayatsyah berafiliasi dengan Program Studi Teknik Mesin ITERA dan Fakultas Teknologi Industri ITERA.
Sementara itu, Dr. Suratun Nafisah memiliki tiga afiliasi dalam publikasi ini, yaitu Fakultas Teknologi Industri ITERA, Center for Green and Sustainable Materials ITERA, serta Program Studi Teknik Elektro ITERA.
Keterlibatan Dr. Suratun menjadi penghubung penting antara pengembangan material maju dan disiplin Teknik Elektro, terutama pada kajian sifat elektromagnetik material dan teknologi sensor.
Kolaborasi penelitian ini kemudian meluas ke Institut Teknologi Bandung melalui Adhitya Gandaryus Saputro yang berafiliasi dengan Quantum and Nano Technology Research Group, Fakultas Teknologi Industri ITB, serta Research Center for Nanoscience and Nanotechnology ITB.
Dengan demikian, penelitian ini menghubungkan berbagai unit akademik dan riset, meliputi Program Studi Teknik Elektro ITERA, Program Studi Teknik Mesin ITERA, Fakultas Teknologi Industri ITERA, Center for Green and Sustainable Materials ITERA, Quantum and Nano Technology Research Group ITB, serta Research Center for Nanoscience and Nanotechnology ITB.
Kolaborasi tersebut memperlihatkan bagaimana permasalahan teknologi modern semakin membutuhkan pendekatan lintas disiplin. Pengembangan sensor glukosa dalam penelitian ini menggabungkan teknik elektro, teknik mesin, elektromagnetika, material maju, metamaterial, nanoteknologi, simulasi numerik, fabrikasi, hingga pengujian eksperimental.
Dari Simulasi hingga Validasi Eksperimental
Kekuatan lain penelitian ini terletak pada rangkaian penelitian yang tidak berhenti pada simulasi komputer.
Tim peneliti memulai dari perancangan geometri metamaterial, melakukan simulasi numerik menggunakan CST Studio Suite, membuat prototipe fisik, kemudian melakukan pengukuran menggunakan Vector Network Analyzer.
Hasil eksperimen selanjutnya dibandingkan dengan hasil simulasi.
Meskipun terdapat perbedaan pada nilai absolut frekuensi antara simulasi dan eksperimen, sesuatu yang lazim terjadi antara model ideal dan kondisi fisik nyata, keduanya memperlihatkan tren yang sama, yakni penurunan frekuensi resonansi ketika konsentrasi glukosa meningkat.
Konsistensi tren antara simulasi dan eksperimen memberikan validasi penting terhadap mekanisme sensing yang diusulkan.
Capaian untuk Teknik Elektro ITERA
Bagi Program Studi Teknik Elektro ITERA, publikasi ini menunjukkan luasnya ruang pengembangan bidang Teknik Elektro modern.
Teknik Elektro tidak hanya berkaitan dengan sistem tenaga, telekomunikasi, elektronika, kontrol, dan komputasi, tetapi juga semakin beririsan dengan materials science, nanoteknologi, elektromagnetika, biomedical sensing, dan teknologi kesehatan.
Keterlibatan Dr. Suratun Nafisah dalam penelitian ini sekaligus memperlihatkan peluang besar bagi mahasiswa dan peneliti Teknik Elektro ITERA untuk mengembangkan penelitian interdisipliner bersama program studi, pusat riset, dan perguruan tinggi lain.
Publikasi di Materials Today Advances juga menjadi contoh bahwa kolaborasi yang menggabungkan kepakaran berbeda dapat menghasilkan penelitian mulai dari konsep dasar hingga prototipe dan validasi eksperimen yang memiliki relevansi nyata.
Artikel tersebut diterima pada 16 Maret 2026, direvisi pada 12 April 2026, diterima untuk publikasi pada 13 April 2026, dan tersedia secara daring sebagai Version of Record sejak 17 April 2026.
Publikasi ini diterbitkan secara open access sehingga hasil penelitian dapat diakses secara luas oleh komunitas ilmiah internasional.
Melalui capaian tersebut, Program Studi Teknik Elektro ITERA terus memperkuat kontribusinya dalam ekosistem penelitian multidisiplin ITERA serta kolaborasi dengan institusi nasional seperti ITB, sekaligus mendorong lahirnya inovasi pada bidang sensor, material maju, elektromagnetika, dan teknologi kesehatan.
DOI: 10.1016/j.mtadv.2026.100783
