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.
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:
- Kajian
komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk
sintesis dalam laboratorium.
- Kajian
komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi
dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
- 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:
- Penyajian
komputasi atom dan molekul
- Pendekatan
dalam penyimpanan dan pencarian spesi kimia (Basisdata kimia)
- Pendekatan
dalam penentuan pola dan hubungan antara struktur kimia dan
sifat-sifatnya (QSPR, QSAR).
- Elusidasi
struktur secara teoretis berdasarkan pada simulasi gaya-gaya
- Pendekatan
komputasi untuk membantu sintesis senyawa yang efisien
- Pendekatan
komputasi untuk merancang molekul yang berinteraksi lewat cara-cara
yang khusus, khususnya dalam perancangan obat.
- Simulasi
proses transisi fase
- 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.
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:
- Mendesain
awal proses reaksi sintesis yang diinginkan
- Mempelajari
dan menjelajahi mekanisme reaksi yang mungkin terjadi dari desain yang
telah dibuat
- Melakukan
simulasi reaksi dalam komputer
- Menentukan
sifat-sifat dari molekul pereaksi maupun produk yang dihasilkan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar