Malanginspirasi.com – Guru Besar Departemen Fisika Fakultas Sains, Teknologi, dan Matematika (FSTeM) Universitas Brawijaya (UB) Prof Abdurrouf mengembangkan Metode Filter 2D, metode komputasi canggih yang berpotensi mempercepat lahirnya generasi baru perangkat elektronik.
Metode ini menggunakan pendekatan matematis untuk memecahkan Persamaan Schrödinger pada material dua dimensi (2D).
Dunia elektronik selama puluhan tahun bertumpu pada silikon.
Namun kini, para ilmuwan di seluruh dunia berlomba mengembangkan material generasi berikutnya yang ketebalannya hanya setebal satu atau beberapa lapis atom, disebut material dua dimensi.
Contoh paling terkenal adalah grafena yang memiliki kemampuan menghantarkan elektron jauh lebih cepat dari silikon.
“Ada pula molybdenum disulfide (MoS₂) dan berbagai material dari keluarga transition metal dichalcogenides, yang dianggap menjanjikan untuk transistor generasi baru,” begitu jelasnya dalam acara Ngopi Santai yang berlangsung di Ruang Talent FSTeM UB pada Jumat, (19/6/2026).
Ia melanjutkan bahwa material-material ini berpotensi merevolusi elektronik hemat energi, sensor ultra-sensitif, sel surya berefisiensi tinggi, hingga komputasi kuantum.
Namun ada satu tantangan mendasar.
Agar material dapat bekerja optimal dalam suatu perangkat, ilmuwan harus mampu mengendalikan apa yang disebut band gap — yaitu selisih energi antara pita valensi dan pita konduksi dalam suatu material.
Band gap, lanjutnya, menentukan bagaimana elektron bergerak, bagaimana material merespons cahaya, dan seberapa efisien perangkat bekerja. Band gap terlalu kecil menyebabkan arus bocor; terlalu besar menghambat aliran muatan.
“Kemampuan untuk menyesuaikan atau melakukan tuning terhadap band gap menjadi kunci dalam merancang material sesuai kebutuhan aplikasi,” demikian disampaikan Abdurrouf.
Dari Teori Kuantum ke Laboratorium
Di sinilah peran Metode Filter 2D menjadi krusial.
Metode ini dirancang sebagai bagi Persamaan Schrödinger 2D, yaitu persamaan fundamental mekanika kuantum yang menggambarkan perilaku elektron pada skala atomik.
Kemampuan prediktif ini sangat strategis: desain material dapat dilakukan melalui simulasi komputer terlebih dahulu, sebelum eksperimen mahal di laboratorium dilaksanakan. Pendekatan ini memotong waktu dan biaya riset secara signifikan.
Hasil Nyata dari Lab
Tim peneliti telah menunjukkan bahwa pergantian atom mempengaruhi struktur pita energi secara nyata.
‘Simulasi mereka berhasil membandingkan struktur pita Graphene, Silicene, dan Silicon Carbide yakni tiga material 2D dengan karakteristik berbeda,’imbuh Prof Abdurrouf.
Mereka juga membuktikan bahwa posisi impuritas (ketidakmurnian atom) dalam material ikut menentukan perubahan struktur pita energi, membuka kemungkinan pengendalian band gap secara presisi.
Penelitian ini telah menghasilkan sejumlah publikasi di jurnal internasional, termasuk di Physical Review E, AIP Conference Proceedings, dan Trends in Sciences.
Dampak yang Diharapkan
Dalam bidang elektronik, tuning band gap dapat menghasilkan transistor yang lebih cepat dan lebih hemat daya.
Dalam bidang energi, paparnya, pengaturan band gap memungkinkan peningkatan efisiensi penyerapan cahaya pada sel surya.
Pada teknologi sensor, sensitivitas perangkat dapat ditingkatkan signifikan.
Bahkan dalam teknologi kuantum, menurutnya, pengendalian struktur energi membuka peluang pengembangan perangkat dengan fungsi yang belum bisa diwujudkan material konvensional.
“Pemecahan Persamaan Schrödinger bukan sekadar kajian teoritis yang abstrak. Ia merupakan jembatan antara fisika fundamental dan inovasi teknologi masa depan,” ujar Abdurrouf.
