Courtesy of InterestingEngineering

Inovasi Fungsi Kuantum Membuat Simulasi Kimia Lebih Akurat dan Efisien

Mengembangkan fungsi pertukaran-korelasi universal yang akurat untuk meningkatkan ketepatan dan penerapan Density Functional Theory dalam simulasi kimia dan material secara lebih luas dan efisien.

22 Sep 2025, 02.59 WIB

67 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Metode baru dapat meningkatkan akurasi pemodelan molekuler dan memperluas aplikasi DFT.
Peningkatan fungsi pertukaran-korelasi dapat merombak pendekatan dalam penelitian bahan dan teknologi.
Dukungan dari Departemen Energi AS sangat penting dalam penelitian untuk mendekati fungsi pertukaran-korelasi universal.

Ann Arbor, Amerika Serikat - Para peneliti di University of Michigan berhasil mengembangkan metode baru yang memberikan akurasi tingkat kuantum untuk pemodelan molekul, membantu mengatasi masalah utama dalam simulasi kimia dan ilmu material. Simulasi dengan akurasi tinggi ini sangat penting karena membantu memahami reaksi kimia dan sifat material, namun biasanya sangat mahal dalam hal komputasi.

Metode baru ini fokus pada perbaikan Density Functional Theory (DFT), sebuah pendekatan yang sudah umum digunakan dalam kimia kuantum karena kebutuhan komputasinya yang lebih rendah dibandingkan metode kuantum many-body lainnya. Namun, DFT selama ini dibatasi oleh fungsi pertukaran-korelasi yang hanya diaproksimasi dan kurang akurat.

Para peneliti memanfaatkan kecerdasan buatan untuk menemukan fungsi pertukaran-korelasi yang lebih akurat dengan menganalisis perilaku elektron pada atom dan molekul kecil menggunakan teori kuantum many-body. Ini membantu mendekati fungsi universal yang berlaku untuk berbagai sistem elektron, tanpa batasan jenis material.

Pendanaan dan sumber daya superkomputer dari Departemen Energi Amerika Serikat sangat penting dalam proyek ini karena memungkinkan pengolahan data dan simulasi yang kompleks. Hasil penelitian ini diharapkan bisa memperluas jangkauan penggunaan DFT, dari molekul sederhana hingga bahan padat yang kompleks.

Dengan fungsi pertukaran-korelasi yang lebih tepat, simulasi kimia dan material dapat menjadi lebih andal dan efisien. Hal ini membuka kemungkinan penting dalam pembuatan baterai yang lebih baik, obat baru, dan kemajuan dalam teknologi komputer kuantum di masa depan.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/quantum-level-accuracy-to-molecular-modeling

Analisis Ahli

Vikram Gavini

"Pendekatan yang kami kembangkan merintis pemahaman fungsi pertukaran-korelasi universal, yang selama ini menjadi hambatan utama dalam akurasi DFT, dan membuka peluang untuk simulasi yang lebih luas dan akurat."

Bikash Kanungo

"Fungsi pertukaran-korelasi yang akurat memiliki dampak besar dalam berbagai bidang ilmu dan teknologi, mulai dari baterai hingga komputer kuantum, dan pendekatan kami dapat membawa DFT ke tingkat yang belum pernah dicapai."

Analisis Kami

"Pendekatan inovatif menggabungkan keakuratan teori quantum many-body dengan efisiensi pembelajaran mesin tampak sangat menjanjikan untuk mengatasi keterbatasan DFT selama ini. Jika berhasil, ini bisa membuka era baru riset material dan kimia yang lebih murah dan cepat melalui simulasi komputasi, sebuah lompatan besar dalam bidang ini."

Prediksi Kami

Pengembangan fungsi pertukaran-korelasi universal akan merevolusi simulasi kimia dan material, memungkinkan penemuan material baru dan obat-obatan dengan efisiensi tinggi serta meningkatkan teknologi seperti baterai dan komputer kuantum.