Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah membantu memudahkan banyak aspek dalam kehidupan, termasuk di dalamnya bidang desain dan prediksi sifat material yang kini dapat dilakukan dengan presisi tinggi bahkan sebelum diproses di laboratorium. Hal ini dapat dilakukan karena kemajuan dalam komputasi dan teori kuantum, yang kini memungkinkan para ilmuwan untuk memodelkan dan membuat simulasi perilaku dan atom dalam skala nano (terkecil). Salah satu pendekatan yang akurat dan telah teruji dalam memodelkan sifat-sifat material pada tingkat atomik yaitu density functional theory (DFT).
Hal itu disampaikan oleh Guru Besar bidang ilmu Desain Komputasi Kristal dan Molekuler di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada (FMIPA UGM) Prof. Sholihun, S.Si, M.Sc., Ph.D., dalam upacara pidato pengukuhan dirinya sebagai Guru Besar, Kamis, (12/12), di ruang Balai Senat UGM.
Dalam pidato pengukuhannya yang berjudul “Desain Komputasi Kristal-Molekuler dan Aplikasinya: Simulasi Kuantum Berbasis Density Functional Theory (DFT)”, Solihun menuturkan peran desain komputasi saat ini menjadi krusial, karena seiring dengan berkembangnya kebutuhan material baru dengan sifat yang unik dan disesuaikan dengan pengaplikasian tertentu dibutuhkan proses yang panjang dan biaya yang besar. Maka dari itu, dengan adanya desain komputasi ini, kita dapat dapat memprediksi dan merancang sifat material secara virtual sebelum material tersebut dibuat secara fisik. “Melalui desain komputasi material yang memanfaatkan prinsip-prinsip fisika, kimia, dan matematika dibangunlah model yang dapat menggambarkan perilaku atom-atom dalam material yang berinteraksi satu sama lain, bagaimana mereka tersusun, dan bagaimana perilaku mereka di bawah kondisi tertentu seperti tekanan, suhu, dan medan magnet,” ujarnya.
Selanjutnya, ia pun menjelaskan bahwa kristal dan molekul merupakan dua bentuk dasar materi dengan sifat yang sangat berbeda, namun saling melengkapi dalam banyak aplikasi teknologi. Dengan memanfaatkan simulasi kuantum, maka dapat memprediksi bagaimana kristal dan molekul akan berperilaku dalam kondisi yang berbeda. “Simulasi kuantum ini sangat penting dalam pengembangan material baru,” jelasnya.
Tak hanya itu, dengan simulasi kuantum juga dapat mempelajari dan memprediksi sifat material dengan memperhitungkan efek kuantum yang sering kali tidak teramati dalam pendekatan klasik. Kemudian dengan metode DFT, memungkinkan untuk menghitung energi total sebuah sistem berdasarkan kerapatan elektron, bukan fungsi gelombang. “Dengan DFT, kita juga memanfaatkan prinsip bahwa semua sifat kuantum dari sebuah sistem dapat diturunkan dari densitas elektron, yang merupakan fungsi dari posisi dalam ruang,” katanya.
Ada pun keunggulan utama DFT terletak pada kemampuannya untuk menyimulasikan sistem dengan banyak elektron secara efisien, sehingga dapat memodelkan material kompleks seperti logam, semikonduktor, dan sistem molekuler. DFT pun dapat digunakan menyimulasikan nanopartikel, memahami kluster atom, dan juga mempelajari sistem molekuler. Tak hanya itu, DFT pun juga dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang, seperti teknologi kuantum, penghantaran obat, dan penemuan material baru.
Prof. Dr. Wahyudi Kumorotomo, M.P.P. selaku Sekretaris Dewan Guru Besar Universitas menyampaikan bahwa Prof. Sholihun merupakan salah satu dari 502 Guru Besar Aktif UGM, dan salah satu dari 49 Guru Besar aktif dari 72 Guru Besar yang dimiliki Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UGM.
Penulis : Leony
Editor : Gusti Grehenson
Foto : Donnie