Reportasemalang – Guru Besar Departemen Fisika Fakultas Sains, Teknologi, dan Matematika (FSTeM) Universitas Brawijaya (UB), Prof. Abdurrouf, menegaskan bahwa Metode Filter 2D memiliki peran strategis dalam pengembangan teknologi berbasis material dua dimensi (2D), terutama untuk mengatur atau tuning band gap yang menjadi faktor penting dalam kinerja perangkat elektronik dan optoelektronik.
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 atau beberapa lapis atom.
Material tersebut dikenal sebagai material dua dimensi, seperti grafena yang memiliki mobilitas elektron sangat tinggi, serta molybdenum disulfide (MoS₂) yang memiliki band gap alami dan dinilai menjanjikan untuk transistor generasi berikutnya.
“Material dua dimensi berpotensi merevolusi berbagai sektor, mulai dari elektronik hemat energi, sensor ultra-sensitif, sel surya berdaya guna tinggi, hingga teknologi komputasi kuantum,” ujar Prof. Abdurrouf.
Meski menjanjikan, pemanfaatan material 2D masih menghadapi tantangan utama, yakni kemampuan mengendalikan band gap atau celah energi.
Band gap merupakan selisih energi antara pita valensi dan pita konduksi yang menentukan perilaku elektron dalam material. Besarnya band gap berpengaruh terhadap respons material terhadap cahaya, efisiensi perangkat, hingga kemampuan menghantarkan muatan listrik.
Band gap yang terlalu kecil dapat menyebabkan kebocoran arus listrik, sedangkan band gap yang terlalu besar berpotensi menghambat transport muatan. Karena itu, kemampuan menyesuaikan nilai band gap menjadi faktor penting dalam merancang material sesuai kebutuhan aplikasi.
Dalam upaya tersebut, Persamaan Schrödinger menjadi fondasi utama karena mampu menggambarkan perilaku elektron pada tingkat atomik.
Melalui penyelesaian persamaan tersebut, peneliti dapat mengetahui tingkat energi elektron, distribusi probabilitas keberadaannya, serta perubahan sifat elektronik material ketika struktur maupun lingkungannya dimodifikasi.
Prof. Abdurrouf menjelaskan bahwa Metode Filter 2D berfungsi sebagai solver untuk menyelesaikan Persamaan Schrödinger 2D. Dengan pendekatan ini, para peneliti dapat memprediksi perubahan band gap akibat berbagai perlakuan.
Kemampuan prediktif tersebut memungkinkan proses desain material dilakukan melalui simulasi komputasi sebelum eksperimen laboratorium yang membutuhkan biaya besar dan waktu panjang.
Menurut Prof. Abdurrouf, pendekatan berbasis teori kuantum dan komputasi telah mengubah metode pencarian material baru yang sebelumnya banyak mengandalkan proses coba-coba.
Dengan simulasi yang lebih akurat, peneliti dapat menyaring kandidat material paling potensial sehingga mempercepat siklus inovasi teknologi.
Dampaknya mencakup berbagai bidang. Pada sektor elektronik, tuning band gap dapat menghasilkan transistor yang lebih cepat dan hemat energi. Di bidang energi, pengaturan band gap mampu meningkatkan efisiensi penyerapan cahaya pada sel surya. Sementara pada teknologi sensor, sensitivitas perangkat dapat ditingkatkan secara signifikan.
“Bahkan, dalam pengembangan teknologi kuantum, pengendalian struktur energi membuka peluang lahirnya perangkat dengan kemampuan yang belum dapat dicapai oleh material konvensional,” ucapnya.
Prof. Abdurrouf menekankan bahwa pemecahan Persamaan Schrödinger bukan sekadar kajian teoritis, melainkan jembatan antara fisika fundamental dan inovasi teknologi masa depan.
“Pemahaman mendalam terhadap perilaku elektron pada tingkat kuantum menjadi dasar lahirnya perangkat elektronik yang lebih cerdas, efisien, dan berkelanjutan,” katanya.
Ia berharap riset di bidang fisika kuantum dan ilmu material terus berkembang guna mempercepat hadirnya teknologi berbasis material dua dimensi yang mampu menjawab tantangan global, termasuk kebutuhan energi bersih dan transformasi digital.
Karena itu, Prof. Abdurrouf mengajak akademisi, industri, pemerintah, dan media untuk bersama-sama mendukung riset dasar yang menjadi fondasi lahirnya berbagai terobosan teknologi masa depan.
