Perpustakaan Digital ITB

Salah satu kendala dalam simulasi dinamika molekular untuk penumbuhan grafena dengan katalis nikel adalah peristiwa bond switching, dimana secara alami terjadi lompatan energi sistem material nikel karbida dari minimum lokal menuju minimum lokal berikutnya sehingga hal tersebut dapat mengakibatkan proses simulasi menjadi lebih lama. Solusi yang digunakan dalam studi ini agar proses simulasi dapat diselesaikan dengan cepat adalah dengan menerapkan metode hibrida dinamika molekular/Monte Carlo dengan mengasumsikan bahwa seluruh atom karbon telah larut ke dalam subsurface katalis dan siap untuk melakukan presipitasi. Kelebihan dari metode hibrida ini adalah kemampuannya meredam osilasi akibat pendekatan numerik persamaan hukum ke-dua Newton selama proses simulasi. Dari hasil simulasi diperoleh bahwa interaksi kohesi atom karbon lebih dominan dibandingkan interaksi adesi dengan atom katalis nikel. Selain itu, Diperoleh tiga informasi sebagai dampak interaksi dominan dalam mekanisme pertumbuhan graphene untuk katalis suhu tinggi, yaitu gugus karbon sebagai prekursor grafena, adatom nikel sebagai pemandu, dan gugus karbon padat pemicu grafena lapis banyak. Studi penumbuhan grafena dengan katalis perak yang sebelumnya dilakukan melalui reaktor HWC VHF PECVD milik Departemen Fisika ITB hanya menghasilkan serpihan-serpihan. Hal ini secara implisit dapat disebabkan oleh dominasi adesi perak-karbon. Berdasarkan hasil studi ini, katalis nikel dapat menjadi solusi untuk menumbuhkan grafena dengan permukaan yang lebih luas pada eksperimen berikutnya dengan reaktor tersebut. Dalam studi ini, dikembangkan juga potensial interaksi jarak pendek yang mengacu pada redefinisi orde ikatan untuk meredam osilasi akibat pendekatan konsep potensial interatomik. Orde ikatan didefinisikan sebagai fraksi distribusi energi yang timbul dari sifat alami material yang selalu berusaha mempertahankan keadaan lingkungannya di mana distribusi energi tersebut tergantung pada seberapa besar energi atraktif yang pada akhirnya menjadi ikatan. Dari hasil simulasi diperoleh potensial interatomik yang sesuai dengan data eksperimen dengan beberapa parameter, yaitu energi kohesif, konstanta kisi dan elastis, serta fonon dari grafena.