Institut Teknologi Bandung

BANDUNG, itb.ac.id- Tim Laboratorium Desain Material Berbasis Komputasi dan Rekayasa Kuantum, Teknik Fisika ITB, bek teori kerapatan fungsi erjasama dengan tim Laboratorium Kasai, Universitas Osaka Jepang menyelenggarakan Workshop Desain Material Berbasis Komputasi se-Asia, Rabu (6/8) hingga Jumat (8/8). Bertempat di Ruang Rapat Teknik Fisika Lt. 2 Labtek VI, workshop menghadirkan beberapa pembicara dari Osaka, diantaranya Prof. Hideaki Kasai, Prof. Hisazumi Akai, Prof. Hiroshi Katayama Yoshida, Prof. Wilson Agerico Dino, Prof. Masako Ogura, Prof. Hiroshi Nakanishi, Prof. Rio Maezono; dan pembicara dari ITB, Hermawan K. Dipojono Ph.D. Materi workshop diantaranya menampilkan riset-riset terdepan dalam bidang Desain Material Berbasis Komputasi (CMD) dan pelatihan praktis simulasi kuantum. Workshop dimulai dengan gambaran umum kemungkinan peran CMD di Indonesia, beberapa aplikasi CMD, CMD dalam interaksi permukaan dan nano-spintronics, diikuti dengan perkembangan simulasi kuantum. Dalam workshop, digunakan Machikaneyama 2000, sebuah aplikasi open source dalam CMD yang dikembangkan Prof. Hisazumi Akai di Universitas Osaka. CMD adalah pendekatan komputasi yang teori kerapatan fungsi membantu pengembangan material baru dengan 'properties' dan fungsi yang spesifik. Pada dasarnya, CMD menggunakan simulasi kuantum untuk memecahkan permasalahan sains material untuk dapat mendesain sebuah material yang cocok dengan spesifikasi yang ditentukan. CMD berpotensi tinggi dan berpengaruh terhadap riset dan pengembangan industri. Peran pemodelan dan simulasi seperti yang dijelaskan Hermawan K. Dipojono, diantaranya mengurangi biaya dan penghematan waktu, melengkapi pendekatan eksperimen dalam pencapaian fenomena fisik yang suit dilakukan dengan eksperimen, dan berguna dalam pencarian, pendesainan, peningkatan fungsi baru material. Simulasi komputer, seperti CMD, membantu pemahaman dalam pengaturan interlayer dan kereaktifan 'organo-clays' berdasarkan nanokomposit. Salahsatu kegunaan CMD, seperti yang dijelaskan Prof. Hiroshi Nakanishi, yaitu dalam pengembangan sel bahan bakar 'fuel cell'. Potensi sistem energi hidrogen diperkirakan dapat mengatasi berbagai masalah yang ditimbulkan oleh sistem energi konvensional saat ini. Beberapa keunggulan sistem energi hidrogen diantaranya hidrogen dapat diproduksi dari berbagai sumber yang berkelanjutan, bersih dari emisi, performansi tinggi karena konvensi energi berefisiensi tinggi dan unit yang padat. Walaupun demikian, beberapa hal masih perlu dikembangkan dalam 'fuel cell' diantaranya pengurangan penggunaan platina (Pt) sebagai material elektroda mengingat keterbatasan jumlah dan harganya yang mahal. Pengurangan penggunaan Pt dapat dilakukan dengan teknologi berefisiensi tinggi atau dengan material alternatif. Hal lain yang perlu dikembangkan dalam 'fuel cell' yaitu menghilangkan efek racun (kontaminasi, efek beracun CO) pada reaksi 'fuel cell'. Kedua hal diatas berkaitan dengan reaksi yang terjadi pada proses dengan skala atomik (kuantum). Simulasi kuantum berbasis komputer dilakukan dengan teori kerapatan fungsi (DFT) sebagai dasar prinsip kalkulasi pergerakan elektron dan kalkulasi mekanikal kuantum untuk pergerakan hidrogen. Metode-metode simulasi kuantum yang dilakukan Prof. Hiroshi Nakanishi dan tim diantaranya perhitungan interaksi antara permukaan Hidrogen dan Pt menggunakan prinsip kalkulasi DFT, perhitungan potensi energi bagi pergerakan Hidrogen, penyelesaian rumusan Schrödinger bagi pergerakan Hidrogen, penentuan fungsi gelombang bagi pergerakan Hidrogen, dan penentuan kuantitas fisik. Dengan efek mekanikal kuantum, ruang pembatas dapat dipersempit sehingga dihasikan energi kinetik yang lebih tinggi. Mekanikal kuantum digunakan juga dalam penghilangan efek racun pada reaksi di anoda yang disebabkan kekosongan atom dan adsorpsi CO dengan desain anoda dengan permukaan katalitik aktivitas tinggi dan tindakan balasan 'countermeasure' melawan efek racun CO. CMD memungkinkan klarifikasi 'properties' reaksi original pada permukaan ideal yang terdefinisi baik, analisis asal dari berbagai macam efek racun, dan desain bagi permukaan katalitik yang lebih aktif untuk tindakan balasan 'countermeasure' melawan efek racun.