sekilas hybrid functional DFT B3LYP

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh..

DFT (density functional theory) merupakan metode yang diciptakan oleh orang fisika tetapi banyak digunakan untuk mempelajari sistem-sistem kimia. Itulah salah satu keuntungan sebagai orang kimia, kita tinggal memakai metode/teori yang diciptakan orang lain untuk menjelaskan fenomena kimia.

Jika kita membaca jurnal penelitian kimia yang menggunakan DFT maka kita akan mendapati bahwa tidak semua fungsional dapat diaplikasikan untuk semua sistem kimia. Dalam penelitian yang mempelajari tentang padatan biasanya digunakan GGA (generalized gradient approximation) dengan fungsional PBE (Perdew-Burke-Ernzerhof) karena untuk padatan hasil yang diperoleh menggunakan hybrid functional tidak lebih baik daripada GGA dan GGA lebih mudah diterapkan untuk sistem tersebut. Di sisi lain, penelitian-penelitian yang menggunakan fasa gas dan fasa cair dengan menggunakan implicit solvent biasanya menggunakan hybrid functional DFT seperti B3LYP, B3PW91 dll. B3LYP merupakan fungsional yang paling populer atau paling banyak dipakai meski beberapa penelitian juga menunjukkan bahwa B3LYP gagal diterapkan di sistem logam, kurang baik untuk mendeskripsikan interaksi molekular yang melibatkan ikatan hidrogen. Karena B3LYP merupakan fungsional DFT yang paling banyak digunakan dalam tulisan ini kita akan membahas sedikit tentang B3LYP.

Sebagaimana yang telah disebutkan bahwa B3LYP merupakan salah satu anggota dari kelas hybrid functional. Hybrid functional sendiri merupakan salah satu kelas pendekatan untuk fungsional energi korelasi-pertukaran di DFT (baca tulisan yang lalu tentang DFT) yang memasukkan bagian pertukaran eksak dari HF dengan pertukaran korelasi dari sumber lain seperti ab initio atau data eksperimental. Energi pertukaran eksak diekspresikan dalam bentuk orbital kohn-sham, bukan dalam densitas sehingga bisa disebut sebagai implicit density functional. Sebuah hybrid-exchange functional biasanya dikonstruksi sebagai kombinasi linear dari fungsional pertukratan eksak HF
hfdan sejumlah fungsional kerapatan pertukaran korelasi. Parameter yang menentukan berat dari masing-masing fungsional dibuat dengan fitting data eksperimental atau data termokimia yang dihitung secara akurat. Sebagai contoh berikut adalah fungsional pertukaran korelasi B3LYP yang terkenal itu :
b3lyp
parameter a, b dan c diperoleh dari fitting data eksperimental dan tergantung pada bentuk yang dipilih untuk E_x GGA dan E_c GGA dengan angka biasanya a ~ 0.2, b ~ 0.7 dan c ~ 0.88. Oia, meskipun ada versi baru B97 dan B98 yang difitting menggunakan 10 parameter tetapi improvisasi ini masih tidak terlalu berpengaruh pada kepopuleran B3LYP.

Salah satu fungsional baru yang dikembangkan adalah fungsional kelurga Minnesota yang diciptakan oleh Truhlar dkk. di Universitas Minnesotta. Suite M06 ini dikenal sebagai set 4 meta-hybrid GGA DFT. Mereka disusun dengan fitting ke data eksperimental tetapi dibatasi untuk uniform electron gas. Keluarga yang memasukkan fungsional ini antara lain MO6-L, MO6-2X dan MO6-HF dengan masing-masing jumlah pertukaran eksak yang berbeda. (M06-L secara keseluruhan lokal tanpa pertukaran HF sehingga tidak bisa disebut sebagai hybrid, M06 27%, M06-2X 54% dan M06-HF 100%). Bagaimana keunggulan dan kelemahan serta program apa saja yang telah memasukkan keluarga Minnesotta akan dibahas di tulisan mendatang, insya Allah.

(bersambung..)

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