KIMIA KOMPUTASI
Pendahuluan
Dewasa ini,
eksperimen komputer memainkan peranan yang sangat penting dalam
perkembangan sians. Pada masa lalu, sains ditunjukkan oleh kaitan
antara eksperimen dan teori. Dalam eksperimen, sistem yang dipelajari
diukur dengan peralatan eksperimen dan hasilnya dinyatakan dalam
bentuk numerik. Dalam teori, model suatu sistem pada umumnya disusun
dalam suatu bentuk himpunan persamaan matematik. Dalam banyak hal,
pemodelan diikuti oleh penyederhanaan permasalahan dalam rangka
menghindari permasalahn kompleksitas perhitungan, sehingga sering
aplikasi dari model teoritis ini dapat menjelaskan bentuk riil dari
sistem makroskopis seperti larutan, protein dll.
Kimia
komputasi
adalah
cabang
kimia
yang
menggunakan
hasil
kimia
teori
yang
diterjemahkan
ke
dalam
program
komputer
untuk
menghitung
sifat-sifat
molekul
dan
perubahannya
maupun
melakukan
simulasi
terhadap
sistem-sistem
besar
(makromolekul
seperti
protein
atau
sistem
banyak
molekul
seperti
gas,
cairan,
padatan,
dan
kristal
cair),
dan
menerapkan
program
tersebut
pada
kimia
nyata.
Perkembangan
komputasi
yang
sangat
pesat
dimulai
pada
tahun
1950,
telah
mengubah
diskripsi
suatu
sistem
kimia
dengan
masuknya
unsur
baru
diantara
eksperimen
dan
teori
yaitu
eksperimen
komputer
(Computer
Experiment).
Dalam
eksperimen
komputer,
model
masih
tetap
menggunakan
hasil
dari
pakar
kimia
teoritis,
tetapi
perhitungan
dilakukan
dengan
komputer
berdasar
atas
suatu
"resep"
(algoritma
yang
dituliskan
dalam
bahasa
pemrograman).
Keuntungan
dari
metoda
ini
adalah
dimungkinkannya
menghitung
sifat
molekul
yang
kompleks
dan
hasil
perhitungannya
berkorelasi
secara
signifikan
dengan
eksperimen.
Perkembangan
eksperimen
komputer
mengubah
secara
substansial
hubungan
tradisional
antara
teori
dan
eksperimen.
Simulasi
komputer
membutuhkan
suatu
metoda
yang
akurat
dalam
memodelkan
sistem
yang
dikaji.
Simulasi
sering
dapat
dilakukan
dengan
kondisi
yang
sangat
mirip
dengan
eksperimen
sehingga
hasil
perhitungan
kimia
komputasi
dapat
dibandingkan
secara
langsung
dengan
eksperimen.
Jika
hal
ini
terjadi,
maka
simulasi
bersifat
sebagai
alat
yang
sangat
berguna,
bukan
hanya
untuk
memahami
dan
menginterpretasi
data
eksperimen
dalam
tingkat
2
mikroskopik,
tetapi
juga
dapat
mengkaji
bagian
yang
tidak
dapat
dijangkau
secara
eksperimen,
seperti
reaksi
pada
kondisi
tekanan
yang
sangat
tinggi
atau
reaksi
yang
melibatkan
gas
berbahaya.
Penelitian
kimia
dengan
alat
komputer
pada
era
1950-an
dimulai
dengan
kajian
hubungan
struktur
kimia
dengan
aktivitas
fisiologi
dari
senyawa.
Salah
satu
ahli
kimia
yang
berjasa
besar
dalam
bidang
ini
adalah
John
Pople
yang
berhasil
mengkonversi
teori-teori
fisika
dan
matematika
ke
dalam
kimia
melalui
program
komputer.
Metode
kimia
komputasi
memungkinkan
para
kimiawan
melakukan
penentuan
struktur
dan
sifat
suatu
sistem
kimia
dengan
cepat.
Bidang
yang
sangat
terbantu
dengan
berkembang
kimia
komputasi
adalah
bidang
kristalografi.
Dua
peneliti
dalam
bidang
kimia
komputasi
telah
memenangkan
hadiah
Nobel
bidang
sains
pada
tahun
1998
yaitu
Walter
Kohn
dengan
teori
fungsional
kerapatan
(Density
Functional
Theory,
DFT)
dan
John
A.
Pople
yang
telah
berjasa
dalam
mengembangkan
metoda
komputasi
dalam
kimia
kuantum.
Mereka
telah
memberi
peluang
para
kimiawan
mempelajari
sifat
molekul
dan
interaksi
antar
molekul.
John
Pople
telah
mengembangkan
kimia
kuantum
sebagai
suatu
metoda
yang
dapat
digunakan
oleh
hampir
semua
bidang
kimia
dan
membawa
kimia
ke
dalam
era
baru
yaitu
eksperimen
dan
teori
dapat
bekerja
bersama
dalam
mengekplorasi
sifat
sistem
molekular.
Salah
satu
produk
program
komputasi
kimia
yang
dihasilkan
oleh
Pople
adalah
GAUSSIAN
(Pranowo,
2009).
Metode
kimia
komputasi
dapat
dibedakan
menjadi
2
bagian
besar
yaitu
mekanika
molekuler
dan
metode
struktur
elektronik
yang
terdiri
metode
semiempiris,
metode
ab
initio
dan
metode
yang
sekarang
berkembang
pesat
yaitu
teori
kerapatn
fungsional
(density
functional
theory,
DFT).
Banyak
aspek
dinamik
dan
struktur
molekul
dapat
dimodelkan
menggunakan
metode
klasik
dalam
bentuk
dinamik
dan
mekanika
molekul.
Medan
gaya
(force
field)
klasik
didasarkan
pada
hasil
empiris
yang
merupakan
nilai
rata-rata
dari
sejumlah
besar
data
parameter
molekul.
Karena
melibatkan
data
dalam
jumlah
besar
hasilnya
baik
untuk
sistem
standar,
namun
demikian
banyak
pertanyaan
penting
dalam
kimia
yang
tidak
dapat
semuanya
terjawab
dengan
pendekatan
empiris.
Jika
ada
keinginan
untuk
mengetahui
lebih
jauh
tentang
struktur
atau
sifat
lain
yang
bergantung
pada
distribusi
kepadatan
elektron,
maka
penyelesaiannya
harus
didasarkan
pada
pendekatan
yang
lebih
teliti
dan
bersifat
umum
yaitu
kimia
kuantum.
Pendekatan
ini
juga
dapat
menyelesaikan
permasalahan
non-standar,
yang
pada
umumnya
metode
mekanika
molekuler
tidak
dapat
diaplikasikan.
Reference :
Pengantar Kimia Komputasi Oleh Dr. Harno Dwi Pranowo
