build single wall carbon nanotube

Atom C merupakan salah satu unsur yang melimpah di muka bumi. Keberadaannya sangat bervariasi mulai dari gas-gas di atmosfer, dalam makhluk hidup, minyak bumi, tanah dll. Selain itu, senyawa yang dibentuk oleh atom  C saja juga dapat memiliki bentuk dan sifat yang berbeda tergantung dari hibridisasi orbital molekul yang digunakan. Salah satu bentuk senyawa yang disusun oleh atom C yang penting adalah carbon nanotube (CNT). CNT merupakan salah satu nanomaterial yang sangat penting disebabkan oleh sifat elektronik dan kekuatan mekanisnya.
Nanotube secara sederhana dapat digambarkan sebagai lembaran grafit yang digulung membentuk permukaan silindris seperti tabung. CNT sendiri terdiri dari dua jenis, Single Wall Nanotube (SWNT) dan Multi Wall Nanotube (MWNT). Masing-masing nanotube dikarakterisasi oleh dua integer (n,m) yang berkaitan dengan vektor kiralitas, C = na1 + ma2. Nanotube disebut ‘zigzag’ jika salah satu dari integer bernilai 0 ((n,0) atau (m,0)) dan disebut ‘armchair’ jika kedua integer sama besar (n,n).


Secara eksperimen yang menjadi permasalahan adalah bagaimana menutup tube dari CNT sedangkan dari sisisi komputasi bagaimana memodelkan sebagian dari CNT sehingga model tersebut sudah mewakili CNT secara keseluruhan. Nah, di sini kita akan mencoba bagaimana membuat model CNT, tapi hanya sebagai contoh saja lho karena tidak dikomparasi dengan data eksperimental.

Jika ada beberapa program kimia komputasi mempunyai GUI, maka untuk nanomaterial juga terdapat software khusus yang memudahkan kita dalam mendesain nanomaterial seperti CNT, Fullerene, grafit dll. seperti Nanotube Modeler, Ninithi dsb. (ma’af gak nyebut yang lainnya :)). Namun sayangnya beberapa versi dari program tersebut merupakan program berbayar dan kalaupun mendapat versi trialnya (Nanotube Modeler) ternyata kita cuma bisa menggambar saja dan tidak bisa menyimpan strukturnya😦. Untungya ada juga tool yang bersifat free seperti tubegen tetapi tetap saja tidak bisa membuat CNT dengan chain yang panjang. Oleh karena itu, di sini kita akan menggunakan script python yang bisa didownload di http://chembytes.wikidot.com/buildcstruct sehingga pastikan di komputer ktia telah terpasang python dan python-numpy. Setelah download script di atas, tinggal dijalankan saja dengan cara

$./buildCstruct1_1.py [options] outputfile

beberapa opsi yang tersedia adalah
—version
show program’s version number and exit.
-h, —help
show this help message and exit.
-c, —credits
display credits.
-s, —structure
specify the kind of structure to build. Valid structures are: armcnt, zigzagcnt and hopg.
-p, —periodicity
build a periodic structure for TINKER.
-g, —geometry
specify the geometry of the structure. For CNTs, use -g index_n cnt_length while for hopg use -g size_x size_y (see examples below). Size_x, size_y and cnt_length are in Å.
—xyz
save structure in XYZ format (version 1.1 only).
—gro
save structure in gromacs GRO format (version 1.1 only).
outfile
is the name of the file where to save the structure.

Contoh penggunaan script di atas misalnya untuk membentuk non-periodic, armchair, CNT (n,m)=(10,10) dan panjang 30 Å.


Nah setelah proses selesai maka kita akan mendapatkan file berekstensi .xyz namun memiliki format file Tinker sehingga (pengalamanku saja lho) tidak bisa dibuka dengan avogadro, gabedit, openbabel, gaussview, ChemCraft.

Salah satu cara yang aku gunakan agar file tersebut bisa dijadikan input Gaussian adalah melihat file tersebut menggunakan VMD. Pas di-load ganti Determine file type dari XYZ menjadi Tinker (karena jika tetap XYZ maka sama saja tidak bisa dibuka).



Horee, jadi SWNT😀. Kemudian save saja struktur tadi menjadi pdb agar bisa dibuka di GaussView atau program lainnya seperti ChemCraft.

Woallaa, jadilah sebuah CNT😀. Oke, demikian saja pembahasan tentang bagaimana membuat CNT, semoga bermanfa’at.

# Dengan sangat terpaksa, VMD yang aku gunakan berjalan di XP karena lupa bagaimana cara menginstall VMD di Linux.
# Balbuena, P.B., and Seminario, J.M (Editor), 2007, Nanomaterial : Design and Simulation, UK.

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