Kanal24, Malang – Di balik campuran air dan alkohol, terdapat interaksi antarmolekul yang menentukan bagaimana keduanya bergerak dan merespons lingkungan. Perbedaan perilaku tersebut menjadi celah untuk mencari cara pemisahan yang lebih terarah. Persoalan inilah yang dikaji Prof. Ir. Winarto, S.T., M.T., Ph.D. melalui MD-TOOL dengan memanfaatkan simulasi dinamika molekul untuk membaca fenomena pada skala atom hingga molekul.
Penelitian tersebut tidak hanya menyentuh pemisahan air dan alkohol. Winarto juga mengembangkan kajian penangkapan karbon dioksida (CO2) menggunakan material berstruktur nano. Melalui simulasi, ia mempelajari bagaimana molekul berinteraksi dengan carbon nanocup, carbon nanotube (CNT), hingga boron nitride nanotube (BNNT). Temuan pada tingkat molekuler tersebut diharapkan dapat menjadi pijakan untuk pengembangan material dan pengujian eksperimental pada tahap berikutnya.
Baca Juga:
Lima Profesor UB Bawa Gagasan Riset untuk Jawab Persoalan Masyarakat
Membaca Perilaku Molekul Lewat Simulasi
Molecular dynamics merupakan metode komputasi yang digunakan untuk mempelajari pergerakan serta interaksi atom dan molekul dalam kondisi tertentu. Bagi Winarto, metode ini menjadi cara untuk melihat fenomena yang berlangsung pada skala sangat kecil dan sulit diamati secara langsung.
Dalam kajiannya, simulasi digunakan untuk mengetahui bagaimana molekul air dan alkohol bergerak ketika berada di dalam atau di sekitar struktur nanomaterial. Kondisi tertentu kemudian dapat diberikan untuk melihat perubahan respons molekul selama proses berlangsung.
Informasi tersebut penting karena proses pemisahan tidak hanya ditentukan oleh keberadaan material. Interaksi antara molekul dengan permukaan maupun struktur material ikut menentukan apakah suatu molekul lebih mudah bergerak, tertahan, atau berpindah melalui ruang tertentu.
Simulasi memungkinkan berbagai kondisi tersebut dipelajari terlebih dahulu. Peneliti dapat mengamati pola pergerakan molekul sekaligus mengidentifikasi faktor yang berpengaruh terhadap proses pemisahan tanpa harus langsung membuat seluruh variasi material secara eksperimental.
Hasil komputasi kemudian dapat menjadi dasar dalam menentukan rancangan penelitian berikutnya. Dengan memahami mekanisme pada tingkat molekuler, pengembangan material dapat dilakukan dengan arah yang lebih terukur.
Medan Listrik Buka Peluang Pemisahan
Salah satu bagian yang menjadi perhatian Winarto adalah pengaruh medan listrik terhadap pemisahan air dan alkohol. Medan listrik dapat memengaruhi gerak molekul sehingga memberikan kemungkinan untuk mengatur respons masing-masing komponen dalam sistem.
Kajian tersebut dilakukan dengan memanfaatkan struktur nanomaterial seperti carbon nanocup dan carbon nanotube. Struktur pada skala nano memiliki karakteristik permukaan dan ruang yang memungkinkan terjadinya interaksi tertentu dengan molekul.
Melalui simulasi, perubahan perilaku molekul dapat diamati ketika kondisi listrik diterapkan. Dari sana, peneliti dapat melihat bagaimana air dan alkohol merespons lingkungan yang sama, termasuk perubahan pola pergerakan dan interaksinya dengan material.
Pemahaman tersebut menjadi penting dalam pengembangan teknologi pemisahan. Informasi mengenai mekanisme molekuler dapat membantu menentukan material dan kondisi yang lebih sesuai untuk menghasilkan proses pemisahan.
Hasil simulasi selanjutnya dapat diarahkan pada penelitian eksperimental. Dengan informasi mengenai interaksi molekul yang telah diperoleh, pengujian di laboratorium dapat dilakukan secara lebih terarah.
Material Nano untuk Tangkap CO2
Selain pemisahan air dan alkohol, Winarto mengkaji potensi material nano dalam menangkap CO2. Penelitian ini berkaitan dengan kebutuhan mengembangkan material yang mampu berinteraksi secara selektif dengan gas tertentu.
Carbon nanocup dan BNNT menjadi beberapa material yang dipelajari melalui simulasi. Salah satu hasil kajian menunjukkan adanya interaksi yang lebih kuat antara material tertentu dengan CO2 dibandingkan nitrogen (N2).
Perbedaan tersebut memberikan gambaran mengenai kemampuan material dalam membedakan molekul gas. Karakter selektif ini menjadi salah satu aspek penting dalam pengembangan teknologi pemisahan dan penangkapan gas.
Simulasi juga membantu menjelaskan mengapa suatu material dapat memberikan respons berbeda terhadap jenis molekul tertentu. Informasi tersebut dapat digunakan untuk merancang material maupun kondisi penelitian yang lebih sesuai pada tahap berikutnya.
Pengembangan kajian ini juga berpotensi berkaitan dengan bidang energi lainnya. Material nano yang diteliti dapat dikaji lebih lanjut untuk berbagai kebutuhan, termasuk teknologi penyimpanan energi seperti baterai dan superkapasitor.
Melalui MD-TOOL, Winarto memanfaatkan simulasi dinamika molekul untuk memahami fenomena yang berlangsung pada skala sangat kecil, tetapi berkaitan dengan persoalan teknologi yang lebih luas. Pemisahan air dan alkohol dengan bantuan medan listrik serta kajian interaksi CO2 dengan material nano menjadi bagian dari upaya memahami mekanisme material sebelum dikembangkan lebih lanjut melalui penelitian eksperimental. (gal)
