TEKNIK PEMODELAN MOLEKUL

Pada dasarnya user/pemodel molekul/desainer molekul dalam memodelkan molekul ingin tahu karakteristik molekul yang dikaji berdasarkan pengamatan : Struktur molekul  (Bentuk fisik molekul), Sifat molekul dan Aktivitas molekul. Penggunaan pemodelan kimia kuantum/ komputasi kimia kuantum memiliki banyak nilai guna diantarannya: Untuk memvalidasi eksperimental, Untuk memprediksi hasil eksperimental, Mengurangi ketergantungan terhadap prosedur eksperimental tradisional.

Dalam mempelajari karakteristik molekul bisa dianalogikan seperti kita akan mengetahui karakteristik seseorang, ya tentu dapat melalui 3 kategori pembagian karakter diatas, misalkan seseorang dikatan tinggi berambut hitam berpakain ala anak metal disisi lain rajin, cerdas dan humoris serta lucu.

Struktur ( bentuk fisik yang dapat diamati) : tinggi, berambut hitam, berpakaian ala anak metal hal ini akan membantu dalam visualisasi.

Properti/sifat (Karakter dasar) ; rajin daan cerdas.

Aktivitas (dapat dilihat bagaimana dia berinteraksi dengan orang lain) yah karena tidak ada orang lahir berlabelkan humoris dan lucu jadi sangatlah beda dengan karakter dasar manusia.

Dalam mengkaji karakteristik molekul maka dapat dibagi dalam 3 kategori seperti diatas:

Struktur molekul : Simetri (Planar atau bengkok??), ikatan  (panjang ikatan, sudut dan dihedral) dan atom penyusun (nomor dan tipe).

Properties/Sifat molekul: Energi total, frekuensi vibrasi, Entalpi, Tekanan uapa, Perubahan bentuk fase dan Gaya Vander Walls.

Aktivitasnya : Potensial elektrostatis, afinitas electron, Potensial ionisasi dan nukleophilicity.

BESARAN FISIS YANG DIPEROLEH

Berikut adalah besaran fisis yang dapat dihitung dengan software komputasi kuantum :

• Singgle point energy (energi molekul)

• Perhitungan energi orbital molekuler, termasuk penentuan orbital perbatasan

• Perhitungan frekuensi vibrasi

• Reaksi mekanisme dan studi jalur reaksi

• Penentuan spektrum IR dan UV-Vis

• Transisi struktur dan diagram energi aktivasi

• Elektron dan distribusi muatan

• Energi potensial permukaan (Potential Energy Surface, PES)

• Perhitungan Termodinamika

METODE PERHITUNGAN

Metode yang digunakan pada umumnya ada empat  metode yang berbeda pada pemodelan molekul: salah satunya ada yang  menggunakan fisika klasik (yaitu mekanika) untuk mempelajari perilaku dan interaksi molekul, dan tiga bidang mekanik elektronik / kuantum;

Mekanika molekul : metode ini menggunakan mekanika klasik tradisional, umumnya Newtonian. Pada dasarnya, atom dianggap  menjadi bola yang tergandeng dengan  atom  lain oleh  pegas. Berbagai sifat molekul dapat dihitung dengan mengukur gerakan atom dan energi perubahan mata air.

Ab initio mekanika kuantum: Dalam metode ab initio, matematika Schrödinger  digunakan secara luas untuk menghitung berbagai sifat kimia kuantum. Perhitungan utama adalah penentuan fungsi gelombang. Berdasarkan  hasil perhitungan fungsi gelombang, sifat-sifat kimia lainnya dan Afinitas dapat ditentukan. Dalam  metode ini, 100% dari penentuan akhir dilakukan matematis.

Metode Semi-empiris kuantum : Pada metode semi-empiris, sebagian dari perhitungan berasal dari data eksperimen, dan  sisanya berasal dari matematika. Keuntungan  utama dari metode semi-empiris adalah bahwa hal itu lebih cepat dan  mampu  melakukan perhitungan pada molekul yang lebih besar.

Metode Teori Kepadatan Fungsional (DFT): DFT adalah metode komputasi terbaru, dan popularitasnya meningkat di kalangan ahli kimia komputasi. Dari pada menghitung sifat molekul berdasarkan penentuan fungsi gelombang, metode DFT menentukan sifat elektron dengan  menghitung density elektron. Menggunakan apa yang dikenal sebagai fungsional (fungsi dari fungsi) untuk menentukan kerapatan elektron, dan dengan kajian ulang, sifat kuantum dari molekul. Semua metode ini memiliki kelebihan dan kekurangan!!

ALAT/TOOLS

Ada berbagai macam alat komputasi yang tersedia, baik komersial (fee-based) dan open-source/public. Selain program perangkat lunak dasar (atau kode), ada juga berbagai macam alat pendukung, seperti antarmuka dengan kode, visualizers data (program yang membuat gambar dari data dihitung), dan dukungan program  lainnya. Ada tiga standar industri kimia kuantum kode yang biasa dijalankan

• GAMESS (General Atomic Molecular Electronic Structure System, , dalam domain publik)

• Gaussian (a high-end commercial package)

• MOPAC (Molecular Orbital PACkage, also in the public domain)

Berikut kunjungi link, untuk referensi;

http://www.computationalscience.org/ccce/

SEMOGA MANFAAT ^_^