STUDI KAPASITANSI KUANTUM BERBASIS DFT PADA GRAFENA DAN GRAFENA TERHIDROGENASI (SUPERSEL 1×1): ANALISIS MENGGUNAKAN SIMULASI QUANTUM ESPRESSO - Albert Zicko Johannes; Jonshon Tarigan; Agustinus D Betan; Hery L Sianturi (Universitas Nusa Cendana, 2026)
Telah dilakukan studi kapasitansi kuantum daari grafena (Graphene) dan grafena terhidrogenasi (Graphane) menggunakan simulasi teori fungsional kerapatan (DFT) yang dilakukan dengan bantuan aplikasi Quantum Espresso (QE). Graphene, graphane, dan graphene terhidrogenasi sebagian (adatom hidrogen 50%) dimodelkan menggunakan struktur supersel 1×1. Langkah pertama yang dilakukan dalam perhitungan adalah optimasi struktural untuk mendapatkan geometri yang stabil. Selanjutnya, dilakukan perhitungan kerapatan keadaan elektronik (DOS) untuk mengetahui sifat elektronik dari setiap struktur. Kapasitansi kuantum dan kerapatan muatan permukaan kemudian dihitung pada daerah potensial listrik -1 V s/d 1 V. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Graphene memiliki sifat konduktivitas semi-metal dengan titik Dirac pada tingkat energi Fermi, Selain itu Graphene menghasilkan kapasitansi kuantum sebesar 31.42 – 35.85 µF/cm². Pada Graphene tehidrogenasi 50% terbentuk celah pita energi (semikonduktor) sebesar 1,07 eV karena akibat perubahan ikatan sp2 menjadi sp3 . Hal ini mengakibatkan peningkatan nilai kapasitansi kuantum dibandingkan dengan Graphene murni yaitu sebesar 52.06 – 55.19 µF/cm². Sebaliknya, Graphane menunjukkan celah pita energi lebar yang menekan keadaan elektronik didekat tingkat energi Fermi dan mengakibatkan nilai kapasitansi kuantum sampai mendekati 0. Penelitian ini menunjukkan bahwa fungsionalisasi hidrogen yang terkontrol ssecara efektif dapat mengatur nilai kapasitansi kuantum material khususnya Graphene. Hidrogenasi yang terkontrol pada Graphene merupakan potensi yang menjanjikan dalam pemanfaatannya sebagai material elektroda superkapasitor.