Malangpariwara.com – Pengembangan teknologi berbasis material dua dimensi (2D) menjadi salah satu fokus riset strategis dalam dunia sains modern.
Guru Besar Departemen Fisika Fakultas Sains, Teknologi, dan Matematika (FSTeM) Universitas Brawijaya (UB), Prof. Abdurrouf, mengembangkan Metode Filter 2D yang dapat digunakan untuk menyelesaikan Persamaan Schrödinger dua dimensi sebagai upaya mempercepat desain material masa depan.
Hal ini disampaikan Prof. Abdurrouf diacara NGOPISAM ke 5 FSTeM di ruang FMIPA. Jum’at(19/6/26) pukul 13.00 Wib
Di acara NGOPISAM ‘Ngobrol dan Ngopi Santai bersama Media kali ini menghadirkan dua narasumber Guru Besar Prof. Abdurrouf dari Departemen Fisika FSTeM UB dan 1 alumni Jurusan Matematika angkatan 1989 yang sekarang bekerja di BPS Malang.
Dalam pemaparannya, Prof. Abdurrouf menjelaskan bahwa metode tersebut memiliki peran penting dalam mengatur atau melakukan tuning band gap (celah energi) pada material dua dimensi yang saat ini menjadi fondasi berbagai inovasi teknologi canggih.
“Band gap merupakan parameter penting yang menentukan bagaimana elektron bergerak di dalam material, bagaimana material merespons cahaya, serta seberapa efisien material tersebut bekerja dalam suatu perangkat elektronik maupun optoelektronik,” ujarnya.
Menurutnya, dunia saat ini tengah memasuki era baru teknologi material. Setelah silikon mendominasi industri elektronik selama beberapa dekade, para ilmuwan kini mengembangkan material generasi baru yang hanya terdiri atas satu hingga beberapa lapisan atom.
Beberapa contoh material 2D yang banyak diteliti adalah grafena yang memiliki mobilitas elektron sangat tinggi, serta molybdenum disulfide (MoS₂) yang mempunyai celah energi alami sehingga berpotensi digunakan pada transistor generasi berikutnya.
Material-material tersebut diyakini mampu merevolusi berbagai sektor, mulai dari elektronik hemat energi, sensor ultra-sensitif, sel surya berdaya guna tinggi, hingga teknologi komputasi kuantum.
Namun demikian, pemanfaatan material 2D masih menghadapi tantangan utama, yakni kemampuan mengendalikan nilai celah energi agar sesuai dengan kebutuhan aplikasi.
Untuk menjawab tantangan tersebut, Persamaan Schrödinger menjadi instrumen penting dalam mekanika kuantum karena mampu menggambarkan perilaku elektron pada skala atomik.
Melalui penyelesaian persamaan tersebut, peneliti dapat mengetahui tingkat energi elektron, distribusi probabilitas keberadaannya, hingga perubahan sifat elektronik material ketika struktur atau lingkungannya dimodifikasi.
“Metode Filter 2D yang kami kembangkan berfungsi sebagai solver untuk Persamaan Schrödinger dua dimensi sehingga dapat digunakan untuk memprediksi perubahan band gap material akibat berbagai perlakuan,” jelasnya.
Prediksi tersebut meliputi pengaruh regangan mekanik (strain engineering), penerapan medan listrik eksternal, pengaturan jumlah lapisan atom, hingga pembentukan heterostruktur dari beberapa material dua dimensi yang berbeda.
Kemampuan prediktif ini dinilai sangat penting karena memungkinkan proses perancangan material dilakukan secara rasional melalui simulasi komputasi sebelum eksperimen yang lebih kompleks dan berbiaya tinggi dilakukan di laboratorium.
Dengan pendekatan tersebut, proses pencarian material baru tidak lagi mengandalkan metode coba-coba, melainkan dapat dilakukan secara lebih terarah berdasarkan teori kuantum dan komputasi.
Prof. Abdurrouf menambahkan, pengaturan band gap berpotensi memberikan dampak luas di berbagai sektor teknologi.
Dalam bidang elektronik, misalnya, dapat menghasilkan transistor yang lebih cepat dan hemat energi.
Di sektor energi, teknologi ini berpeluang meningkatkan efisiensi penyerapan cahaya pada sel surya, sementara pada perangkat sensor mampu meningkatkan sensitivitas secara signifikan.
Bahkan pada teknologi kuantum, pengendalian struktur energi material membuka peluang lahirnya perangkat baru yang belum dapat diwujudkan menggunakan material konvensional.
“Pemecahan Persamaan Schrödinger bukan sekadar kajian teoritis. Ini merupakan jembatan antara fisika fundamental dan inovasi teknologi masa depan yang lebih cerdas, efisien, serta berkelanjutan,” tegasnya.
Melalui riset yang terus berkembang, UB berharap pengembangan metode komputasi kuantum seperti Filter 2D dapat mempercepat lahirnya generasi baru teknologi berbasis material dua dimensi yang mampu menjawab berbagai tantangan global, mulai dari kebutuhan energi bersih hingga transformasi digital.
Prof. Abdurrouf juga mengajak kalangan akademisi, industri, pemerintah, dan media untuk bersama-sama mendukung riset dasar di bidang fisika kuantum dan ilmu material.
Menurutnya, berbagai terobosan teknologi besar sering kali lahir dari pemahaman mendalam terhadap prinsip-prinsip dasar alam semesta.(Djoko W)
