Sejarah Kimia Komputasi

Oleh Sekar Putri Khairunnisa

45,1 KB 7 tayangan 0 unduhan
 


Bagikan artikel

Transkrip Sejarah Kimia Komputasi

Kimia Komputasi Perkembangan Kimia Komputasi Kebutuhan akan perkembangan teknologi dalam berbagai bidang ilmu juga mempelopori berkembangnya sains secara pesat. Di masa lalu, sains meliputi teori dan eksperimen. Namun dalam berbagai hal pemodelan dan penyederhanaan dari hitungan yang kompleks, mengakibatkan aplikasi dari teoritis ini tidak mampu menjelaskan bentuk riil dari sistem makroskopis, seperti sistem protein. Maka dari itu, dibutuhkan pelengkap yang mampu memecahkan masalah yang ditemui para ahli. Dan pada tahun 1950-an mulailah berkembang unsur baru sebagai pelengkap antara teori dan eksperimen yakni eksperimen komputer. Dalam proses pengaplikasiannya model tetap menggunakan hasil dari pakar teoritis, namun perhitungan dilakukan dengan komputermelalui bahasa pemrograman dalam bentuk algoritma. Kelebihan dari metoda ini dapat menghitung sifat molekul dan hasil perhitungannya berkorelasi dengan eksperimen. ( Prof. Dr. Harno Dwi Pranowo, M.Si). Dalam pengaplikasian kimia komputasi pada tahun1950-an dimulai dengan kajian hubungan struktur kimia dengan aktivitas fisiologi dari senyawa. Salah satu pelopor dalam perkembangan kimia komputasi adalah John Pople yang berhasil mengkonversi teori-teori fisika dan matematika ke dalam kimia melalui program komputer. (Prof. Dr. Harno Dwi Pranowo, M.Si (Bahan ajar UNNES)). Seiring waktu, kini kimia komputasi telah menjadi bidang yang berkembang pesat dan diikuti dengan perkembangan dari software kimia komputasi yang dikembangkan oleh para ahli. (Bayu Prianto). Ruang Lingkup Kimia Komputasi Ruang lingkup kimia komputasi meliputi: 1. Dinamika Molekular Merupakan metoda yang menerapkan metoda simulasi yang memungkinkan untuk dilakukannya perhitungan sifat sistem seperti koefisien distribusi dan dalam mempelajari sistem molekular seperti molekul organik dalam larutan dan senyawa makromolekul dalam proses metabolisme. 2. Mekanika Statistika Mekanika statistik merupakan suatu cara matematika untuk mempola sifat termodinamika dari materi secara keseluruhan dilandasi dari gambaran molekular materi. Salah satu metoda statistika yang digunakan dalam kimia komputasi adalah Monte Carlo, yang memberikan gambaran mengenai struktur dan energi dalam keseimbangan namun tidak memberikan gambaran dinamika yang bergantung pada waktu. 3. Modelling Keadaan Padat Merupakan struktur elektronik dari kristal yang didefinisikan oleh plot struktur pita (band structure plot), yang memberikan energi dari orbital molekul pada setiap titik dalam ruang, yang dikenal dengan nama daerah Bruillion (Bruillion zone). Perhitungan ab initio dan semi empiris menghasilkan energi orbital, sehingga dapat diterapkan pada perhitungan struktur pita. Jika perhitungan energi molekul memerlukan waktu yang lama, maka diperlukan waktu yang jauh lebih banyak untuk menghitung energi setiap titik dalam daerah Bruillion. Perhitungan struktur pita telah dilakukan untuk sistem yang sangat komplek, namun demikian perangkat lunak belum cukup secara otomatis dan belum terlampau cepat untuk menyelesaiakan kasus-kasus struktur pita. 4. Termodinamika Merupakan aspek kimia matematis yang dapat dijelaskan secara akurat dengan pernyataan matematika sederhana. Perhitungan kimia komputasi dapat menyelesaikan perhitungan besaran termodinamika, terlebih dengan molekul-molekul yang besar. 5. Hubungan Struktur dan Sifat Hubungan struktur dan sifat adalah pendifinisian empiris kualitatif atau kuantitatif antara struktur molekul dengan sifat yang teramati. Dalam beberapa kasus, ini merupakan duplikat dari hasil mekanika statistika. Hubungan struktur dan sifat yang dikaji belakangan ini selalu merupakan hubungan matematika secara kuantitatif. Jika sifat digambarkan sebagai sifat fisika, seperti titik didih, hal ini dikenal dengan hubungan Struktur dan Sifat secara Kuantitatif (Quantitative Structure-Property Relationship, QSPR). Jika sifat digambarkan sebagai aktivitas biologis misalnya aktivitas obat- maka dikenal sebagai hubungan kuantitatif antara Struktur dan aktivitas (Quantitative StructureAktivity Relationship, QSAR). 6. Perhiungan Simbolik Perhitungan simbolik dilakukan jika sistem sangat besar untuk digambarkan sebagai atom per atom sesuai dengan tingkat pendekatan yang ditetapkan. Sebagai contoh adalah pemodelan membran sel dengan menggunakan struktur lemak secara individual sebagai pengganti poligon dengan beberapa persamaan matematik yang mewakili energi interaksinya. Perlakuan simbolik banyak digunakan pada komputasi bidang biokimia dan mikrobiologi. 7. Intelegensi Artifisial Dalam metoda ini hasil mekanika molekular diintegrasikan ke dalam program intelegensi artifisial yang mencoba sejumlah kecil kemungkinan yang beralasan secara otomatis. Sejumlah teknik untuk mengambarkan bagian intelegen dari operasi ini sangatlah luas dan tidak mungkin untuk membuat generalisasi bagaimana implementasi dari program ini.( Prof. Dr. Harno Dwi Pranowo, M.Si). Penelitian Dalam Bidang Kimia Komputasi Dengan eksperimen komputasi, melakukan perhitungan untuk hal yang sama dengan metoda yang sama akan selalu memberikan hasil yang secara eksak sama. Cara yang dapat dilakukan untuk mengukur keakuratan hasil adalah memperkirakan kesalahan perhitungan dengan membandingkan sejumlah perhitungan serupa dengan data eksperimen, sehingga harus tersedia artikel dan kompilasi data yang berkaitan dengan penelitian. Jika data eksperimen tidak ada, kita harus mempunyai metoda yang reasonable -berdasar pada asumsi sesuai dengan pengetahuan kita- sebelum kita menerapkan pada masalah yang akan kita kaji dan melakukan analisa tentang ketelitian hasil yang akan kita peroleh. Jika seseorang hanya memberitahukan bahwa metodanya adalah metoda yang paling baik, kemungkinannya adalah mereka mempunyai sejumlah informasi tersimpan yang banyak, atau mereka tidak tahu apa yang mereka bicarakan. Sering perhitungan ab initio akan memerlukan waktu yang lama dan mungkin akan memerlukan satu dekade untuk perhitungan tunggal, walaupun mempunyai mesin dengan memori dan ruang simpan yang cukup. Sejumlah metoda tersedia untuk setiap situasi yang kita dihadapi. Cara yang terbaik adalah memilih metoda yang sesuai dengan masalah yang akan kita teliti. Dengan demikian langkah yang harus diambil adalah melihat di kepustakaan dan mempertimbangkan berapa lama waktu yang diperlukan. menentukan perangkat lunak yang ada, berapa harganya dan bagaimana cara menggunakannya. Perlu dicatat bahwa, dua program yang sejenis mungkin akan menghitung sifat yang berbeda, sehingga kita harus meyakinkan diri mengenai program apa yang diperlukan. Jika kita belajar bagaimana menggunakan sebuah program, kita mungkin akan mengerjakan banyak perhitungan yang salah hanya karena kesalahan data masukan. Untuk itu jangan melakukan perhitungan dengan molekul proyek kita, lakukan percobaan penghitungan yang sangat mudah, misalnya dengan menggunakan molekul air. Dengan demikian kita tidak perlu membuang waktu yang banyak untuk berinteraksi dengan perangkat lunak yang akan kita gunakan.

Judul: Sejarah Kimia Komputasi

Oleh: Sekar Putri Khairunnisa


Ikuti kami