ONIOM

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh teman-teman..

Yak, kali ini kita akan membahas salah satu job yang pernah saya kerjakan, tapi waktu itu masih sangat proof of concept dan akhirnya tidak saya teruskan yaitu ONIOM. ONIOM merupakan singkatan dari Our own N-layered Integrated molecular Orbital and molecular Mechanic. Singkatnya, ONIOM adalah suatu teknik perhitungan dengan membagi sistem menjadi beberapa layer yang di-treat dengan metode kimia komputasi yang berbeda. Persis seperti QM/MM. ONIOM sendiri dikembangkan oleh Morokuma dkk. Salah satu alasan kemunculan ONIOM adalah jika kita menghitung sistem yang besar dengan metode yang berat akan memakan waktu yang sangat lama, atau jika menggunakan metode yang agak ringan bisa jadi hasil yang diperoleh jelek dan jika kita melakukan penyederhanaan terhadap sistem (terutama organik) bisa jadi efek-efek seperti sterik menjadi terabaikan. Oleh karena itu, diciptakanlah suatu teknik perhitungan di mana sistem yang menjadi bagian penting dari kajian dihitung dengan metode yang berat dan sisanya bisa digunakan metode yang lebih ringan. Seperti simulasi QM/MM, di mana yang menjadi fokus interaksi (misalnya ion-air) dihitung dengan mekanika kuantum dan sisanya dihitung dengan mekanika molekular.


Seperti yang dikatakan di atas bahwa dalam ONIOM sistem akan dibagi menjadi beberapa layer, baik 2 atau 3 layer. layer pertama disebut dengan High Model yang di-treat menggunakan metode mekanika kuantum (HF, DFT, MPn dst). High Model merupakan bagian terkecil dari keseluruhan sistem, maka dari itu sering juga disebut dengan Small Model atau Model System.

Layer kedua (jika hanya menggunakan dua layer) dapat di-treat dengan metode yang lebih ringan (Mekanika Molekular, HF dengan basis set yang kecil atau Semiempiris). Perhitungan pada layer ini lebih menekankan pada efek lingkungan dari lingkungan molekular situs utama yang dikaji (Layer pertama).

Layer ketiga (jika menggunakan tiga layer), maka layer pertama dikaji dengan perhitungan yang akurat, layer kedua dihitung dengan metode yang akurasinya pertengahan antara layer pertama dan ketiga. Pada layer kedua ini jumlah molekulnya lebih banyak dari pada layer pertama (High Layer) dan juga menggambarkan bagaimana efek lingkungan terhadap layer pertama. Kombinasi antara layer ini (Layer kedua sering juga dikenal dengan Middle Layer) dengan layer ketiga (Low layer) disebut dengan Intermediate Model System (IM) dan keseluruhan molekul disebut dengan Real System.

Contoh dari ONIOM dua layer (High dan Low layer) adalah gambar di bawah ini.

Contoh ini merupakan salah satu pekerjaan yang pernah saya kerjakan, tapi akhirnya tidak diteruskan dan dipakai di dalam skripsi karena waktu itu masih proof of concept banget. Waktu itu saya mengerjakan interaksi antara karbon dioksida dengan permukaan (110) dari gamma-alumina. Untuk High Layer (Ball and Stick) saya menggunakan DFT B3LYP/6-31g(d) dan Low Layer (Wireframe) saya menggunakan MM dengan medan gayaaa UFF (karena pada medan gaya ini terdapat parameter untuk hampir semua atom). Mungkin jika ada kesempatan S2 akan saya teruskan pekerjaan ini #NgarepBanget🙂.

Dua hal yang harus diingat dalam membuat layer adalah pembentukan ikatan dan pemutusan ikatan tidak boleh berada pada daerah MM (Mekanika Molekular) dan double, triple bond harus berada pada 1 layer.

Oke, mungkin sampai di sini dulu tentang ONIOM. Di lain kesempatan kita sambung lagi🙂.

Semoga bermanfa’at!

# Pada saat ini ONIOM tidak hanya dimiliki Gaussian, tapi program lain seperti NWCHEM juga ada. Kalau untuk ONIOM di NWCHEM saya belum pernah nyoba karena tidak memiliki program interface untuk NWCHEM (ECCE).

# keberhasilan perhitungan menggunakan ONIOM tergantung pada desain kalkulasinya, kalau desainnya jelek ya hasilnya juga jelek.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s