Paper: Implementasi Komputasi Pada Bidang Kimia

Implementasi Komputasi Pada Bidang Kimia

Ajeng Aqmarina Jan, Teknik Informatika, Universitas Gunadarma

ajengjan@yahoo.com

Abstrak

            Komputasi adalah sebuah istilah umum untuk segala jenis pemrosesan informasi untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Komputasi merupakan sebuah subjek dari Komputer Sains, yang menganalisa apa yang bisa maupun tidak bisa dilakukan secara komputasi. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Teori komputasi adalah cabang dari ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, dengan menggunakan algoritma. Sedangkan kimia adalah suatu ilmu yang mempelajari mengenai komposisi,struktur dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul,serta perubahan atau transformasi serta interaksi untuk membentuk materi yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. kimia juga mempelajari tentang pemahaman sifat dan interaksi atom individu dengan tujuan untuk menerapkan pengetahuan.

Kata Kunci: (Komputasi, Kimia, Teori Komputasi)

BAB I

PENDAHULUAN

            Komputasi modern tak hanya berguna pada bidang teknologi, beberapa bidang lainnya juga memanfaatkan komputasi modern ini seperti pada pendidikan, industri, kesehatan, bisnis, sains, keamanan, Matematika dan lainnya. Mengingat pentingnya cabang ilmu kimia dalam kehidupan sehari-hari kemudian komputasi memainkan peran yang semakin menguat, khususnya di ilmu kimia.  kimia adalah suatu ilmu yang mempelajari mengenai komposisi,struktur dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul,serta perubahan atau transformasi serta interaksi untuk membentuk materi yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. kimia juga mempelajari tentang pemahaman sifat dan interaksi atom individu dengan tujuan untuk menerapkan pengetahuan. Implementasi komputasi dalam cabang ilmu kimia yakni keikut sertaan peran komputer dalam menyelesaikan permasalahan permasalahan komputer dalam ilmu kimia. Ilmu kimia mengalami pengembangan teori mekanika kuantum, yaitu untuk meramalkan sifat-sifat dari suatu atom ataupun molekul. Akan tetapi, penyelesaian persamaan mekanika kuantum tidaklah mudah jika hanya menggunakan kalkulator tangan. Seiring dengan perkembangan ilmu komputer, maka kemampuan dari suatu komputer dapat dimanfaatkan untuk menyelesaikan persamaan mekanika kuantum. Hal ini menyebabkan lahir subbidang baru yaitu kimia komputasi yang merupakan bagian dari kimia teori.

BAB II

PEMBAHASAN

            Implementasi pada bidang kimia adalah Computational Chemistry / Kimia Komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil kimia teori yang diterjemahkan kedalam program komputer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya. Kimia komputasi dapat pula melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar (atau banyak molekul protein gas, cairan, padatan, dan kristal cair) dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Contoh sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur atom, energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan, frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup kajian konformasi molekul dan perubahannya, perubahan fasa, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis) berdasarkan perilaku ditingkat atom dan molekul. Istilah kimia komputasi kadang-kadang digunakan juga sebagai ilmu komputer dan kimia. Oleh karena itu para kimiawan komputasi dituntut untuk dapat mengembangkan liardware maupun software dalam meningkatkan kemampuan komputer untuk menyelesaikan permasalahan kimia, serta untuk dapat mengubah data hasil perhitungan komputer menjadi data yang dapat divisualisasikan (seperti bentuk molekul) sehingga lebih mudah dipahami oleh para kimiawan lainnya.

            Istilah kimia teori dapat didefinisikan sebagai deskripsi matematika untuk kimia, sedangkan kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode matematika dikembangkan dengan cukup baik untuk dapat digunakan dalam program komputer. Perlu dicatat bahwa kata "tepat" atau "sempurna" tidak muncul disini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif atau kuantitatif hampiran.

            Kimia komputasi kini menjadi salah satu bidang dengan pertumbuhan tercepat dalam kimia. Walaupun terdapat spesialis dalam bidang ini, penerapan teknik-tekniknya oleh kimiawan dalam percobaan semakin mengingkat sejalan dengan berkembangnya kemampuan software.

            Dalam kimia teori, kimiawan mengembangkan algoritma dan program komputer untuk memungkinkan peramalan sifat-sifat atom dan molekul, dan/atau lintasan reaksi untuk reaksi kimia, serta simulasi sistem makroskopis. Kimiawan komputasi kebanyakan sekedar menggunakan program komputer dan metodologi yang ada dan menerapkannya untuk permasalahan kimia tertentu. Di antara sebagian besar waktu yang digunakan untuk hal tersebut, kimiawan komputasi juga dapat terlibat dalam pengembangan algoritma baru, maupun pemilihan teori kimia yang sesuai, agar diperoleh proses komputasi yang paling efisien dan akurat.

Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan:

1. Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
2. Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
3. Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.

Terdapat beberapa bidang utama dalam topik ini, antara lain:

1. Penyajian komputasi atom dan molekul
2. Pendekatan dalam penyimpanan dan pencarian spesi kimia (Basisdata kimia)
3. Pendekatan dalam penentuan pola dan hubungan antara struktur kimia dan  sifat-sifatnya (QSPR, QSAR).
4. Elusidasi struktur secara teoretis berdasarkan pada simulasi gaya-gaya
5. Pendekatan komputasi untuk membantu sintesis senyawa yang efisien
6. Pendekatan komputasi untuk merancang molekul yang berinteraksi lewat cara-cara yang khusus, khususnya dalam perancangan obat.
7. Simulasi proses transisi fase
8. Simulasi sifat-sifat bahan seperti polimer, logam, dan kristal (termasuk kristal cair).

            Program yang digunakan dalam kimia komputasi didasarkan pada berbagai metode kimia-kuantum yang memecahkan persamaan Schrödinger untuk molekul, maupun pendekatan fisika klasik (mekanika molekul) untuk simulasi sistem yang besar. Metode kimia-kuantum yang tidak mencakup parameter empiris dan semi-empiris dalam persamaannya disebut metode ab-initio. Jenis-jenis metode ab-initio yang populer adalah: Hartree-Fock, teori gangguan Møller-Plesset, interaksi konfigurasi, coupled cluster, matriks kerapatan tereduksi, dan teori fungsi kerapatan.

BAB III

KESIMPULAN

            Kimia komputasi adalah salah satu cabang ilmu kimia yang kini menjadi salah satu bidang dengan pertumbuhan tercepat dalam kimia. Walaupun terdapat spesialis dalam bidang ini, penerapan teknik-tekniknya oleh kimiawan percobaan semakin meningkat sejalan dengan meningkatnya kemampuan dan semakin murahnya komputer. Pemodelan kimia komputasi dapat membantu para kimiawan untuk:

1. Mendesain awal proses reaksi sintesis yang diinginkan
2. Mempelajari dan menjelajahi mekanisme reaksi yang mungkin terjadi dari desain yang telah dibuat
3. Melakukan simulasi reaksi dalam komputer
4. Menentukan sifat-sifat dari molekul pereaksi maupun produk yang dihasilkan

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

1. http://kliping.lapan.go.id/index.php/berita_dirgantara/article/viewFile/711/629
2. http://only--share.blogspot.com/2015/03/implementasi-komputasi-pada-bidangkimia.html
3. http://keysara-keysara.blogspot.com/2015/03/komputasi-dan-implementasi-padabidang.html