5. Tidak ada gaya-gaya yang cukup besar appreciable forces yang beraksi
pada molekul-molekul kecuali selama tumbukan 6.
Tumbukan-tumbukan adalah elastic dan tumbukan-tumbukan terjadi dalam waktu yang sangat singkat. Tumbukan antarmolekul dengan dinding
wadah akan mempertahankan kekekalan energy kinetik.
2.2 Dinamika Molekul
Dinamika molekul merupakan suatu pembahasan mengenai pergerakan molekul- molekul yang saling berinteraksi. Sedangkan Simulasi Dinamika Molekul
Molecular Dynamics Simulation merupakan suatu teknik simulasi yang memungkinkan kita untuk melihat pergerakan molekul dalam suatu material dengan
cara menghitung gerakan tiap atom satu persatu. Materi pada skala makroskopis
terdiri dari molekul-molekul yang jumlahnya sangat banyak. Namun dikarenakan adanya keterbatasan komputasi, maka simulasi dinamika molekul ini hanya dapat
melakukan perhitungan untuk jumlah ratusan ataupun ribuan molekul saja walaupun pada dasarnya jika dilibatkan molekul dengan jumlah lebih banyak maka akan
semakin realistik hasil yang diperoleh. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan fungsi batas dari gaya potensial masing-masing molekul yang terlibat sehingga hanya
dengan menggunakan sampel ratusan molekul saja kita sudah dapat melihat bagaimana dunia atomic berinteraksi.
Keunggulan lain dari simulasi dinamika molekul ini adalah sifatnya yang deterministik, artinya jika keadaan suatu materi pada waktu tertentu telah diketahui
maka keadaan materi tersebut pada waktu berbeda dapat ditentukan dengan tepat. Hal yang paling penting dalam melakukan simulasi dinamika molekul ini adalah
melakukan pemodelan sistem, yang terdiri dari model interaksi antar molekul dan model interaksi antar molekul dengan lingkungannya. Pemodelan sistem ini akan
menentukan kebenaran simulasi dari segi fisis. Adapun langkah-langkah yang harus dilakukan dalam melakukan simulasi
dinamika molekul adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Bagan simulasi dinamika molekul
Dinamika molekul dilakukan dengan langkah-langkah berikut: 1.
Pengembangan model Pengembangan model dilakukan sebagai persiapan awal simulasi. Model ini
dapat diperoleh berdasarkan teori. Model interaksi antarmolekul dilakukan apabila terjadi interaksi antar molekul satu dengan lainnya sehingga
dibutuhkan pengembangan persamaan gerak. Interaksi antar sistem dan lingkungan dibutuhkan untuk pengendalian tekanan dan juga temperatur
sistem 2.
Simulasi dinamika molekul Metode molecular dynamics dinamika molekul mengkomputasi phase spase
trajectory dari suatu koleksi molekul yang secara individu mengikuti hukum klasik dari motion. Simulasi awal dilakukan sistem dengan energi yang konstan,
point awal adalah Hamiltonian yang mendskripsikan interaksi anata N partikel. Secara analisis, solusi sistem dari persamaan differensial order kedua didapat
dengan melakukan integrasi dua kali dari waktu 0 ke waktu t untuk mendapatkan velocitykecepatan dan posisi.
Pengembangan model
Produksi Ekuilibrium
Inisialisasi Simulasi
Dinamika Molekul
Pengembangan persamaan
gerak Pemodelan
interaksi antarmolekul
Pemodelan distribusi dan
posisi
Pemodelan Dinamika
Molekul
Analisa Hasil
Universitas Sumatera Utara
Simulasi komputer dari sistem molecular dapat dibagi menjadi 3 tahapan yaitu: 1.
Tahap Inisialisasi Initialitation Pada tahap ini kondisi awal ditetapkan Tahap inisialisasi terdiri dari
penentuan sistem unit, dan parameter simulasi. Inisialisasi melibatkan penentuan posisi awal dan kecepatan awal molekul-molekul. Pada
algoritma ini anggap posisi adalah dan velocity diambil dari distribusi Boltzman
2. Tahap Ekuilibrium Equilibration
Equilibrium dapat dibangun jika sistem sudah ditetapkan untuk energi kinetik dan potensial tertentu.
3. Tahap Produksi Production
Tahap produksi adalah tahap utama dalam simulasi dinamika molekul yaitu ketika hasil simulasi telah diperoleh. Program diawali dengan
pendeklarasian variabel dan parameter yang digunakan dalam program. Lalu dilanjutkan dengan menyiapkan inisial konfigurasi agar diperoleh
hasil.
Molekul-molekul yang berada dekat batas sistem atau permukaan memiliki molekul tetangga yang lebih sedikit dari pada yang berada di tengah sistem sehingga
mengakibatkan efek permukaan yang sangat kecil sedangkan simulasi dinamika molekul ini juga sangat dipengaruhi oleh efek permukaan. Hal ini menyebabkan
informasi yang akan diperoleh dominan merupakan sifat materi yang berada dekat permukaan, padahal yang paling penting untuk diamati adalah sifat materi itu sendiri.
Untuk menghindari hal ini, maka interaksi molekul dengan batas dihilangkan dengan menggunakan syarat batas periodik.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Sel Primer dan sel citra
Objek yang diamati dibagi menjadi sel-sel yang identik satu sama lain. Sel yang diamati disebut dengan sel primer sedangkan sel lain yang tidak diamati disebut
dengan sel citra yang juga memiliki semua informasi misalnya posisi dan kecepatan molekul yang sama dengan sel primer. Pembuatan syarat batas periodik ini
memberikan implikasi yaitu apabila sebuah molekul meninggalkan sel primer, molekul tersebut akan digantikan dengan sel citranya yang masuk ke dalam sel primer
secara bersamaan. Posisi molekul yang keluar dari sel primer tersebut diganti dengan posisi baru yaitu posisi citranya yang masuk ke dalam sel primer. Kondisi ini
menyebabkan jumlah atom yang berada dalam sel akan konstan.
2.3 Mekanika Klasik
