Categories
Kawan Alam Nanoteknologi & Material Riset & Inovasi

Metode SCC-DFTB untuk Komputasi Kerangka Kerja Kimia Kuantum

Tangerang Selatan, Humas BRIN. Pusat Riset Fisika Kuantum – Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) menyelenggarakan Kolokium Fisika Kuantum BRIN, pada Jumat (9/9). Kolokium daring yang diangkat adalah SCC-DFTB Method for Computational Quantum Chemistry Framework oleh Wahyu Dita Saputri dari PR Fisika Kuantum.

Dita mengatakan metode SCC-DFTB (Self Consistent Charge – Density Functional Tight Binding) merupakan metode komputasi yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi sifat struktur dan dinamika dari suatu material atau senyawa kimia. “Metode SCC-DFTB merupakan aproksimasi dari metode DFT sehingga dapat mengakomodir sifat struktur elektronik suatu material/senyawa,” papar alumnus S3 UGM.

Dirinya menjelaskan kelebihan dari metode SCC-DFTB adalah proses perhitungannya yang relatif lebih cepat dibandingkan metode ab initio. “Metode ini dapat diaplikasikan pada beberapa framework, seperti kalkulasi energi, dinamika elektron, transfer elektron, dinamika molekuler, dan lain-lain,” jelas periset kelahiran tahun 1993.

Sebagai informasi, acara Kolokium yang diikuti oleh mahasiswa, dosen, dan peneliti ini diselenggarakan dua kali setiap bulannya, dengan menghadirkan pembicara dari internal  PR Fisika Kuantum BRIN maupun pembicara tamu dari luar BRIN. Topik yang disajikan sangat beragam terkait berbagai fenomena kuantum, baik dari ranah fundamental, hingga aplikasi teknologi dari cabang fisika partikel hingga ke fisika material. (hrd/ ed: adl)

Categories
Nanoteknologi & Material Riset & Inovasi

Kalkulasi Struktur Elektronik Material dan Visualisasi Data dengan Python

Tangerang Selatan, Humas BRIN. Pusat Riset Fisika Kuantum – Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) menyelenggarakan Kolokium Fisika BRIN, pada Selasa (14/6). Topik yang diangkat adalah ‘Kalkulasi Struktur Elektronik Material dan Visualisasi Data dengan Python oleh pembicara internal BRIN, yaitu Ahmad Ridwan Tresna Nugraha.

Selaku Kepala PR Fisika Kuantum, Ridwan kerap disapa, memperkenalkan PR Fisika Kuantum. Di PR Fisika Kuantum ada lima kelompok riset, yaitu Fisika Teori Energi Tinggi, Fisika Nuklir dan Partikel Eksperimen, Teori Materi Kuantum, Simulasi dan Desain Nanomaterial, dan Perangkat dan Teknologi Kuantum.

Sementara kegiatan riset di grup Ridwan yaitu Teori Materi Kuantum ada beberapa kegiatan riset yang mencakup Condensed Matter, Quantum Optics, dan Energy Conversion dengan paradigma fisika teori dan komputansi, seperti mengoptimasi efisiensi material energi. “Dari fisika teori kita juga ingin mengetahui material-material yang bagus untuk konversi energi, seperti material baterai, termoelektrik, dan fotovoltaik,” ungkapnya. 

Ridwan sendiri pernah mengerjakan Elektromagnetik dan Optomekanik tentang electromechanical actuators, serta Light-induced mechanical vibrations, Light-Matter Interaction and Quantum Transport, seperti Spectroscopy theory, Quantum Hall Effect, dan Spintronics/Valleytronics.

Selain itu, topik-topik hangat yang dikerjakan diantaranya adalah Quantum Hydrodynamics, Quantum Foundations, Novel Monte Carlo simulation, dan Topological Materials.

“Saya hanya ingin menunjukkan kita bisa menggunakan bahasa apa pun untuk melakukan kalkulasi struktur elektronik material,” ujarnya. 

Dirinya lebih sering menggunakan Python Matplotlib untuk menggambar grafik karena ada keunggulan tersendiri yang lebih enak digunakan dibandingkan software sebelumnya. 

“Hanya untuk beberapa kasus, kalau mau memplot seperti animasi, yang banyak gambarnya yang berkali-kali diulang dengan menggunakan script, saya lebih cenderung menggunakan Gnuplot,” kata Ridwan.

Ridwan merasakan bahwa menggunakan software Python ternyata multiguna untuk keperluan riset sehari-hari. “Melalui Python bisa menggunakan scientific computation dan plotting atau visualisasi dalam satu antarmuka,” katanya.”Melalui platform berbasis web, yakni Jupyter di web browser, langsung terlihat kita menghitung dan keluar plotnya,” imbuhnya.

Walaupun Ridwan pernah merasa sebal juga saat menghitung yang kelas berat. “Perlu diakui Python sulit diparalelisasi, lambat untuk kalkulasi atau komputasi numerik yang kelas berat. Misalnya memecahkan permasalahan nilai eigen yang matriks penyusunnya berukuran besar,” ucap lulusan strata-2 dan strata-3 di Tohoku University, Jepang.

Ia menyarankan, bagi yang membutuhkan hitungan yang sangat berat, lebih baik tidak menggunakan bahasa Python, tetapi menggunakan yang lain seperti Fortran, atau C/C++.

Pada tahun 2019, dengan menggunakan Python, dengan cepat Ridwan dan tim bisa mempublikasis paper dengan judul ‘Optimal band gap for improved thermoelectric performance of two-dimensional Dirac materials‘.

Menurutnya, jika ada permasalahan, ia melakukan kalkulasi, komputasi, lalu visualisasi, dan dijadikan paper. “Itu akan menjadi cara yang paling cepat bagi yang belum pernah belajar bahasa tersebut sama sekali,” tuturnya.

Ridwan melanjutkan bahwa dalam melakukan kalkulasi struktur elektronik material bisa dimulai dengan memperhatikan bahwa material itu ada di mana-mana.  

“Dengan hal tersebut, kita bisa lihat material serta tantangan yang terkait dengan material itu, yang dapat muncul dalam berbagai aplikasi dan pada berbagai skala,” jelasnya. 

“Jadi di industri dan aplikasi lainnya pemahaman tentang bagaimana material berperilaku serta kaitannya dengan fisika fundamental, itu akan memungkinkan perkembangan serta kemajuan yang lebih pesat lagi,” terangnya.

“Kita butuh tools prediktif dari sisi teori, komputasi dengan akurasi yang lebih tinggi yang memungkinkan untuk membuat prediksi yang lebih kuantitatif tentang material,” tegas Kapusris muda ini.

Sebagai informasi, Kolokium Fisika Kuantum rutin diselenggarakan dua kali setiap bulannya, dengan menghadirkan pembicara dari internal PR Fisika Kuantum BRIN, maupun pembicara tamu dari luar BRIN. Topik yang disajikan sangat beragam terkait berbagai fenomena kuantum, baik dari ranah fundamental, hingga aplikasi teknologi dari cabang fisika partikel, hingga ke fisika material. (hrd/ ed: adl)

Categories
Nanoteknologi & Material

Kolokium Fisika Kuantum Bahas Platform Photomultiplier Testing

Tangerang Selatan, Humas BRIN. Pusat Riset Fisika Kuantum (PRFK) Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) kembali menyelenggarakan seri webinar dengan tema ‘Silicon Photomultiplier Testing Platform’ secara daring, pada Kamis (23/6). 

Pada kesempatan ini, narasumber yang memberikan presentasi adalah Suharyo Sumowidagdo (Peneliti Madya PRFK). Proyek yang ia lakukan adalah terlibat dalam sub detektor, tugasnya menguji komponen untuk sensor cahaya. 

Silicon Photomultiplier (SiPM) atau dikenal juga sebagai Multi-Pixel Photon Counter adalah sebuah sensor cahaya yang berbasis semi konduktor/teknologi silicon. “Sebenarnya aplikasinya banyak, sebagai contoh kamera digital adalah salah satu aplikasi dari foto sensor basis silikon. Aplikasinya seperti medical imaging (PET: Positron Emission Tomography, SPECT : Single Photon Emission Computed Tomography) dan remote sensing (LIDAR: Light Detection and Ranging),” ungkap Suharyo.

“Sebagai kita ketahui beberapa waktu ini di Amerika Latin, dengan menggunakan LIDAR kita bisa melihat dari pesawat terbang atau helikopter, ada reruntuhan arkeologi tersembunyi di balik hutan. Jika dari segi taktisnya, SiPM ukuran kecil dan memberikan resolusi besar, tidak memerlukan tegangan tinggi, dan dapat diproduksi massal,” jelas Suharyo.

Ditambahkan olehnya bahwa SiPM pada eksperimen partikel fisika dipakai untuk deteksi photon dalam intensitas rendah, serta eksperimen neutrino atau ada peluruhan yang langka.

“Saya terlibat pada eksperimen Mu2e, yakni mencari suatu proses sebuah muon (partikel elementer) berubah langsung menjadi elektron dalam peluruhannya, dan ini terdekteksi dalam detektor. Proses yang serupa sebenarnya muon tercipta di atmosfer bumi dan turun ke bumi seperti hujan, ada kira-kira 100/m2/dtk. Tetapi kita tidak dapat mendeteksi muon secara langsung, karena muon itu seperti elektron yang beratnya 200 kali lebih berat. Oleh karena lebih berat, interaksi dengan mata itu lemah dan tembus ke tubuh kita tidak berasa apa-apa,” urainya.

“Teknik pencitraan dengan muon ketika melintasi materi ada dua penyebabnya, yaitu medan magnet dan scattering di dalam materi karena bertumbukan dengan inti atom. Jika inti berat, kita bisa menduga inti atom yang menyebabkan hamburan. Jika ingin mengukur tumbukan itu, kita harus mengitung momentum sebelum dan sesudah  keluar dari obyek,” tutur Suharyo.

Dalam pemaparannya tersebut, Suharyo menyampaikan bahwa aplikasi SiMP memerlukan pengujian presisi untuk kinerja terbaik dalam aplikasi. Baik terkait medis, penginderaan jauh, atau aplikasi lainnya. “Pengalaman ini menunjukkan bagaimana ‘hal-hal kecil’ seperti pengujian SiMP terhubung ke ‘gambaran besar’ fisika partikel eksperimental. (esw/ ed: adl)