Perkembangan Kimia Komputasi

Perkembangan kimia komputasi yang sangat pesat dimulai pada tahun 1950 yang telah mengubah diskripsi suatu sistem kimia dengan masuknya unsur baru di antara eksperimen dan teori yaitu eksperimen komputer (Computer Experiment). Dalam eksperimen komputer, model masih tetap menggunakan hasil dari pakar kimia teoritis, tetapi perhitungan dilakukan dengan komputer berdasarkan atas suatu "resep", algoritma yang dituliskan dalam bahasa pemograman. Keuntungan dari metode ini adalah dimungkinkan menghitung sifat molekul yang kompleks dan hasil perhitungannya berkorelasi secara signifikan dengan data eksperimen.

Perkembangan eksperimen komputer mengubah secara substansial hubungan tradisional antara teori dan eksperimen. Simulasi membutuhkan suatu metode yang akurat dalam memodelkan sistem yang dikaji. Simulasi sering dapat dilakukan dengan kondisi yang sangat mirip dengan eksperimen sehingga hasil perhitungan kimia komputasi dapat dibandingkan secara langsung dengan eksperimen, jika hal ini terjadi, maka simulasi bersifat sebagai alat yang sangat berguna, bukan hanya untuk memahami dan menginterpretasi data eksperiment dalam tingkat mikroskopik, tetapi dapat juga mengkaji bagian yang tidak dapat dijangkau secara eksperiment, seperti reaksi pada kondisi tekanan yang sangat tinggi atau reaksi yang melibatkan gas berbahaya.

Penelitian kimia dengan alat komputer pada era 1950-an dimulai dengan kajian hubungan struktur kimia dengan aktivitas fisiologi dari senyawa. Salah satu ahli kimia yang berjasa besar dalam bidang ini adalah John Pople yang berhasil mengkonversi teori-teori fisika dan matematika ke dalam kimia melalui program komputer. Metode kimia komputasi memungkinkan para kimiawan melakukan penentuan struktur dan sifat suatu sistem kimia dengan cepat. Bidang yang sangat terbantu dengan berkembang kimia komputasi adalah bidang kristalografi.

Dua peneliti dalam bidang kimia komputasi telah memenangkan Nobel bidang sains pada tahun 1998 yaitu Walter Kohn dengan teori fungsional kerapatan (Density Functional Theory, DFT) dan John A. Pople yang telah berjasa dalam mengembangkan metode komputasi dalam kimia kuantum, mereka telah memberi peluang para kimiawan mempelajari sifat molekul dan interaksi antara molekul. John Pople telah mengembangkan kimia kuantum sebagai suatu metode yang dapat digunakan oleh hampir semua bidang kimia dan membawa kimia ke dalam era baru yaitu eksperimen dan teori dapat bekerja bersama dalam mengeksplorasi sifat sistem molekular. Salah satu produk program komputasi kimia yang dihasilkan oleh Pople adalah GAUSSIAN.

Tahun belakangan ini dapat dilihat kenaikan jumlah orang yang berkerja pada kimia teori, kebanyakan peneliti ini adalah teoretikus kerja paruh waktu yaitu mereka yang sudah bekerja pada bidang kimia selain kimia teori. Kenaikan jumlah peneliti di bidang kimia teori ini ditunjang oleh perkembangan kemampuan komputer dan perangkat lunak yang semakin mudah digunakan, hal ini menyebabkan banyak orang yang melakukan perkerjaan di bidang kimia komputasi, walaupun tanpa mempunyai pengetahuan cukup tentang bagaimana perhitungan kimia itu dijalankan oleh komputer, sebagai hasilnya, banyak orang yang tidak mengetahui bahkan penjelasan yang sangat mendasar sekalipun tentang bagaimana perhitungan dijalankan sehingga pekerjaan yang dihasilkan dapat merupakan hasil yang sesunguhnya atau hanya berupa "sampah".

Harno D Pranowo

Chempub

 Chem Pup adalah sistem software unik yang tertanam pada Puppy Linux dengan banyak aplikasi kimia. Aplikasi yang disediakan oleh Chem Pup sebagai berikut :

• GElement – SPU dengan beragam information
• Nomen – Tata nama senyawa
• JChemPaint – struktur 2D
• JMol – struktur 3D
• OpenBabel – converter
• Avogadro – pembangun molekul 3D dengan kekuatan medan-pengecil dan dinamika molekul simulator
• ChemTool – file spreadsheet disesuaikan dengan converter dan kalkulator mol massa
• Gnotebook – spreadsheet disesuaikan untuk digunakan sebagai notebook praktikum kimi

ChemOffice

ChemOffice merupakan salah satu software yang digunakan untuk membuat struktur kimia dengan mudah dan digunakan untuk menggambar secara 2 dimensi (2-D) dan 3 dimensi (3-D). Struktur 2-D akan terlihat dalam satu bidang datar, sedangkan struktur 3-d akan terlihat seperti struktur ruang.  

ChemDraw pro versi 8.0 merupakan salah satu program aplikasi dari Chem Office, untuk menggambar struktur 2D dalam bidang ilmu kimia, terutama kimia organik, biokimia, dan polimer. Software ini dapat membantu anda dalam menggambar struktur kimia dengan berbagai fasilitasnya, hanya dengan mengkliknya, tool tersebut akan bekerja untuk anda.

Tool-tool dalam ChemDraw mewakili berbagai macam bentuk ikatan yang dapat anda susun menjadi struktur kimia sehingga tidaklah sulit bagi anda untuk menggambarkan struktur yang kompleks sekalipun, bahkan juga dalam berbagai bentuk konformasi dan dalam bentuk proyeksi.

Struktur-struktur tertentu yang telah umum dapat digambar secara langsung dengan mengklik tool, seperti struktur cincin benzena, siklopentana, sikloheksana dan senyawa siklis yang lain. Tool dalam ChemDraw juga menyajikan gambar struktur untuk asam amino, DNA, dan RNA yang terdapat dalam template, anda tinggal klik, membawanya ke layar, drag, maka jadilah gambar struktur anda.

ChemDraw merupakan program aplikasi untuk menggambar yang di lengkapi dengan tool-tool sehingga pengguna dapat dengan mudah membuat gambar yang diinginkannya hanya dengan mengklik tool-tool tersebut, dengan ChemDraw anda tidak akan mengalami kesulitan di dalam membuat struktur kimia. Hal ini tentu sangat membantu anda dalam menulis skripsi, thesis, karya ilmiah, ataupun jurnal, bahkan anda juga dapat mengkomunikasikan struktur yang anda miliki ke dunia web jika komputer anda di lengkapi dengan program aplikasi ChemOffice yang lain. Gambar yang telah anda buat juga dapat dengan mudah dicetak atau dibawah ke dalam program aplikasi lain seperti Ms. Word.

ChemDraw juga dapat menganalisis struktur kimia yang telah kita gambar dengan menggunakan Analys Struktur pada menu Structure, di sini anda dapat mengetahui sifat-sifat fisik struktur tersebut, misalnya, titik didih, titik leleh, berat molekul, temperatur, tekanan, dll.

Istilah - istilah dalam Kimia Komputasi

1. Ab initio

Istilah “Ab initio” adalah bahasa latin untuk “dari awal”. Nama ini diberikan kepada perhitungan yang berasal langsung dari prinsip-prinsip teoritis, tanpa masuknya data eksperimen. Sebagian besar saat ini adalah mengacu ke perhitungan perkiraan kuantum mekanik. Perkiraan yang dibuat biasanya perkiraan matematika, seperti menggunakan bentuk fungsional sederhana untuk fungsi atau mendapatkan solusi perkiraan untuk sebuah persamaan diferensial.

2. Molecular Operating Environment (MOE) dikembangkan Chemical Computing Group (www.chemcomp.com). MOE selain menawarkan fasilitas yang cukup lengkap juga user-friendly sehingga cocok digunakan dalam pembelajaran. Hanya saja aplikasi kimia komputasi yang user-friendly biasanya mahal sehingga alasan efisiensi biaya tidak lagi relevan.

3. Kimia kuantum adalah sebuah aplikasi mekanika kuantum pada kimia. Kimia kuantum memungkinkan kita untuk memahami dan memprediksi struktur, sifat dan mekanisme reaksi dari berbagai bahan.

4. Orbital Gaussian atau Gaussian type orbitals (GTOs) adalah fungsi matematika yang menyatakan orbital atom dalam perhitungan orbital molekul.

5. Semiempirical yaitu perhitungan yang ditetapkan dengan struktur umum yang sama sebagai perhitungan HF. Dalam kerangka ini, potongan informasi tertentu, seperti dua integral elektron, yang didekati atau sama sekali dihilangkan. Dalam rangka untuk mengoreksi kesalahan diperkenalkan dengan menghilangkan bagian dari perhitungan, metode ini parameter, dengan melakukan suaian kurva dalam beberapa parameter atau nomor, untuk memberikan kesepakatan yang terbaik dengan data eksperimen.

6. Mekanika statistika adalah matematika berarti mengekstrapolasi sifat termodinamika bahan curah dari deskripsi molekul material. Banyak mekanika statistik masih pada tahap kertas dan pensil teori, karena mekanika kuantum tidak dapat menyelesaikan persamaan Schrödinger tepat lagi, mekanika statistik tidak benar-benar memiliki bahkan titik awal yang baik untuk perlakuan yang benar-benar ketat. Mekanika statistika perhitungan sering ditempelkan ke akhir perhitungan inito ab untuk properti fasa gas. Untuk properti fasa terkondensasi, sering molekul dinamika perhitungan diperlukan dalam rangka untuk melakukan percobaan komputasi.

7. Visualisasi data

        Yaitu proses menampilkan informasi dalam jenis representasi piktorial atau grafis. Sejumlah program komputer yang sekarang tersedia untuk menerapkan skema pewarnaan data atau bekerja dengan tiga dimensi representasi.

8.  8. OV (Orbital Viewer) 

      perangkat lunak gratis untuk menggambarkan orbital atom dan molekul, membuat animasi maupun untuk melihat penampang lintang (struktur dalam) orbital. Dapat pula dibuat gambar 3D (yang dapat dilihat dengan kacamata 3D sperti yang digunakan untuk melihat sinetron 3D). 

     9.  BS (Balls & Sticks)

      perangkat lunak gratis untuk menggambarkan struktur kimia, terutama kristal, dalam 3D dan dapat menghasilkan gambar bitmap yang dapat disalin ke clipboard dan ditempelkan (paste) di dokumen pengolah kata (Word misalnya).

     10. Molecular Operating Environment (MOE) 

     dikembangkan Chemical Computing Group. MOE selain menawarkan fasilitas yang cukup lengkap juga user-friendly sehingga cocok digunakan dalam pembelajaran. Hanya saja aplikasi kimia komputasi yang user-friendly biasanya mahal sehingga alasan efisiensi biaya tidak lagi relevan.
     

      11.Perbandingan analisis lapangan molekul (CoMFA): teknik QSAR 3D berdasarkan data dari molekul aktif yang dikenal

12.Kimia komputasi: cabang kimia yang menggunakan prinsip-prinsip ilmu komputer untuk membantu dalam memecahkan masalah kimia
13. Ilmu komputer: studi tentang dasar-dasar teoritis dari informasi dan komputasi. Ini juga mencakup teknik-teknik praktis untuk implementasi dan aplikasi dalam sistem komputer
14. Teori fungsional kepadatan (DFT): metode mekanis kuantum pemodelan yang digunakan dalam fisika dan kimia untuk menyelidiki struktur elektronik dari sistem banyak-tubuh.
15. Hartree-Fock: metode perkiraan untuk penentuan fungsi gelombang tanah negara dan tanah-keadaan energi dari sistem banyak-tubuh kuantum.
16. Hybrid fungsional: kelas perkiraan untuk pertukaran energi-korelasi fungsional dalam teori kerapatan fungsional yang menggabungkan sebagian pertukaran tepat dari Hartree-Fock teori dengan pertukaran dan korelasi dari sumber lain.

     17. Kombinasi linear orbital atom (LCAO): superposisi kuantum orbital atom dan teknik untuk menghitung orbital molekul.

18.Slater tipe orbital: fungsi yang digunakan sebagai orbital atom dalam kombinasi linear orbital atom orbital molekul metode.

19. Molecular docking  

      Yaitu suatu teknik yang digunakan untuk mempelajari interaksi yang terjadi dari suatu kompleks molekul.Molecular docking dapat memprediksikan orientasi dari suatu molekul ke molekul yang lain ketika berikatan membentuk kompleks yang stabil.

20. Mekanika Molekuler
Metoda yang dikenal dengan mekanika molekular menyediakan pernyataan aljabar yang
sederhana untuk energi total senyawa, tanpa harus menghitung fungsi
gelombang atau kerapatan elektron total.

 

 

1

Mengenal HyperChem

HyperChem ialah suatu program simulasi dan pemodelan molekular yang memungkinkan perhitungan kimiawi yang kompleks. HyperChem mencakup fungsi-fungsi berikut:

1. Membuat sketsa dwimatra (2D) molekul dari atom-atom penyusunnya, lalu mengubahnya menjadi model trimatra (3D) dengan HyperChem Model Builder.

2. Memilih residu-residu standar secara berurutan dari perpustakaan asam amino dan nukleotida HyperChem/Lite untuk membangun protein dan asam nukleat.

3. Membaca tipe atom dan koordinat molekular yang telah disimpan sebagai arsip HIN (masukan HyperChem yang dibuat sebelumnya) atau arsip ENT (mengambil dari sumber lain, yaitu Brookhaven Protein Data Bank/PDB)

4. Menata kembali molekul, misalnya dengan memutar atau menggesernya.

5. Mengubah kondisi tampilan, termasuk penampakan ruang, model molekul, dan label struktural.

6. Merancang dan melakukan perhitungan kimiawi, termasuk dinamika molekular.

Tersedia berbagai metode mekanika molekular maupun mekanika kuantum (semiempiris atau ab initio). Perhitungan mekanika molekular menggunakan medan gaya MM+, AM-BER, BIO+, atau OPLS, sedangkan mekanika kuantum semiempiris meliputi extended Hückel, CNDO, INDO, MINDO3, MNDO, AM1, PM3, ZINDO/I, dan ZINDO/S.

7. Penetapan efek isotop dalam perhitungan analisis vibrasional untuk metode-metode SCF ab initio dan semiempiris.

8. Membuat grafik Excel dari hasil perhitungan kimiawi.

9. Mensolvasikan molekul dalam kotak periodik.

 

Jenis Perhitungan dalam HyperChem:

Terdapat beberapa tipe perhitungan, antara lain kalkulasi single point, optimisasi geometri, frekuensi vibrasi, pencarian keadaan transisi, simulasi dinamika molekular, simulasi dinamika Langevin dan simulasi Monte Carlo.

1.   Perhitungan single point dapat digunakan untuk menentukan energi molekul dari struktur yang telah ditentukan (tanpa proses optimasi)

2. Perhitungan optimisasi geometri menggunakan algoritma minimisasi energi untuk mendapatkan struktur paling stabil. Tersedia 5 algoritma minimisasi.

3. Perhitungan frekuensi Vibrational dimaksudkan untuk mencari mode vibrasi normal dari suatu struktur teroptimisasi. Spektrum teroptimisasi dapat ditampilkan dan gerakan vibrasi yang berkaitan dengan transisi spesifik dapat dianimasikan.

4. Pencarian keadaan transisi dilakukan dengan menentukan struktur metastabil yang bersesuaian dengan keadaan transition menggunakan metode Eigenvector Followingatau Synchronous Transit. Sifat-sifat molekulernya kemudian dapat dihitung. Dua metode untuk melokasikan keadaan transisi diimplementasikan di dalam HyperChem 5.

a) Metode Eigenvector Following sangat cocok digunakan untuk proses unimolekular atau setiap system molecular yang mode vibrasi naturalnya cenderung menuju ke suatu keadaan transition.

b) Metode Synchronous transit khususnya berguna jika reaktan dan produk sangat berbeda. Terdapat dua metodologi synchronous transit yang diimplementasikan di dalam HyperChem yaitu Linear synchronous Transit (LST) dan Quadratic Synchronous transit (QST).

5. Simulasi Molecular dynamics menghitung trajektori klasik untuk sistem molekular. Waktu pemanasan, keseimbangan dan pendinginan dapat diterapkan dalam simulasi ini dan juga dapat digunakan untuk proses-proses yang bergantung pada perubahan waktu. Simulasi dapat dilakukan pada energi konstan atau temperatur konstan.

6. Langevin dynamics simulations untuk memodelkan efek tumbukan pelarut tanpa memasukkan secara implicit molekul-molekul pelarut.

7.  Simulasi Monte Carlo Metropolis berguna untuk mengeksplorasi konfigurasi yang mungkin dari suatu sistem dalam keadaan keseimbangan dan menentukan sifat sistem yang dinyatakan sebagai harga rata-rata untuk sekuruh system yang sudah berada dalam keadaan keseimbangan

Sumber : Prof. Dr. Harno Dwi Pranowo, M.Si

Kimia Komputasi menurut Andriesta Saprincess :)

Mulanya tidak tahu apa itu kimia komputasi, tetapi setelah mendapatkan banyak pembelajaran mengenai komputasi, saya menjadi mengetahui apa itu komputasi :) haha

Menurut saya, kimia komputasi itu adalah padanan kata dari kimia dan komputasi (sudah pasti hehe), yang secara lebih mudah diartikan sebagai penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu sains khususnya kimia. Pada mulanya dikenal hanya untuk bidang ilmu matematika atau numerik, namun seiring dengan berkembangnya teknologi dan waktu, ilmu kimia pun dapat dipecahkan di dalam komputasi.

Awalnya saya tidak pernah mendownload software - software khusus untuk kimia, karena mungkin saya tidak terlalu paham bagaimana cara menggunakan dan mengoperasikannya. Namun seiring berkembangnya jaman dan usia, akhirnya saya pun kini telah mendownload beberapa software kimia tentunya dengan bimbingan dari dosen serta dari pelajaran komputasi :)
Kimia komputasi menurut saya banyak sekali kegunaannya. Misalnya, mahasiswa kadang hanya mengetahui teori mengenai kimia organik, namun mereka tidak paham betul bagaimana susunan atom - atom hingga menjadi suatu molekul bahkan suatu senyawa. Nah, di kimia komputasi ini mahasiswa seakan tidak sulit lagi untuk berimajinasi dan imajinasi itu kini terasa lebih nyata dengan dibantu oleh software - software khusus untuk penggambaran model molekul.

Jadiiii, intinya kimia komputasi itu sangat berguna. Semoga mahasiswa benar - benar paham dan dapat menggunakan ilmu komputasi dengan sebaik-baiknya karena banyak sekali manfaat didalamnya :)

Link Penyedia Software Kimia Komputasi

1. http://www.komputasi.lipi.go.id/

2. http://www.ks.uiuc.edu/Development/

3. http://www.chempute.com/

4. http://scistore.cambridgesoft.com

5. http://faijalchemistry.blogspot.com

Ruang Lingkup Kimia Komputasi

Ruang lingkup kimia komputasi mencakup berbagai bidang antara lain:

a. Dinamika Molekuler

Dinamika molekuler mengandung pengujian terhadap perilaku molekul atau sistem kimia sebagai fungsi waktu, seperti geraka vibrasional atau gerakan Brownian, hal ini sering dikerjakan dengan penjelasan mekanika klasik yang hampir sama dengan perhitungan mekanika molekular.

Penerapan dinamika molekular pada sistem pelarut/zat terlarut memungkinkan dilakukannya perhitungan sifat sistem seperti koefisien difusi atau fungsi distribusi radial untuk digunakan dalam perhitungan mekanika statistik. Pada umumnya skema perhitungan pelarut/zat terlarut dimulai dengan sistem yang terdiri dari sejumlah molekul dengan posisi dan kecepatan awal. Energi dari posisi yang baru dihitung relati terhadap posisi sebelumnya untuk perubahan waktu yang kecil dan proses ini berinterasi salam ribuan langkah sedemikian hingga sistem dapat dianalisis dengan cara pengambilan sampel dari sistem yang telah mencapai keseimbangan.

Dalam rangka menganalisis vibrasi molekul tunggal data energi ditransformasikan secara Fourir ke dalam domain frekuensi. Puncak vibrasi yang diberikan dapat dipilih dan ditransformasikan ke dalam domain waktu, sehingga dapat dilihat gerakan apa yang menyebabkan frekuensi vibarasi tersebut.

Metode dinamika molekular merupakan metode simulasi yang sangat berguna dalam mempelajari sistem molekular seperti molekul organik dalam larutan dan senyawa makromolekul dalam proses metabolisme. Metode ini memungkinkan penggambaran struktur, sifat termodinamika dan sifat dinamis dari sistem pada fasa terkondensasi. Bagian pokok dari metodologi simulasi adalah tersedianya fungsi energi potensial yang akurat untuk memodelkan sifat dari sistem yang dikaji. Fungsi energi potensial dapat disusun melalui metode mekanika kuantum Quantum mechanic, QM atau mekanika molekular Molecular Mechanic, MM. Permasalahan yang muncul adalah QM hanya dapat digunakan untuk sistem sederhana dengan beberapa puluh satuan massa mengingat bahwa perhitungan QM memerlukan waktu yang lama sedangkan metode MM tidak cukup teliti, untuk mengatasi permasalahan ini, dikembangkan suatu metode hibridisasi yang dikenal dengan nama QM/MM, yaitu bagian yang penting dari sistem yang dikaji dihitung dengan metode QM, sedangkan bagian sistem yang tidak harus dijelaskan secara detail dihitung dengan metode MM. Metode QM/MM banyak digunakan dalam simulasi reaksi katalitik enzimatik. Proses kimia dalam larutan dan docking suatu protein dalam reseptor.

b. Mekanika Statistik

Mekanika statistik adalah cara matematika untuk mengekstrapolasi sifat termodinamika dari materi secara keseluruhan (bukti) berpijak pada gambaran molekular dalam tataran metode kertas dan pensil, karena ahli mekanika kuantum belum dapat menyelesaikan persamaan Schroedinger secara eksak hingga sekarang sehingga ahli mekanika statistik tidak mempunyai titik awal untuk mengembangkan metode penyelesaiannya. Perhitungan mekanika statistika sering dilakukan pada akhir perhitungan ab initio terhadap sifat fasa gas. Untuk sifat terkondensasi, sering perhitungan dinamika molekular diperlukan dalam rangka melakukan eksperimen komputasi.

Salah satu metode mekanika statistika yang banyak digunakan dalam kimia komputasi adalah Monte Carlo, dengan metode Monte Carlo, kita dapat mendapatkan gambaran tentang struktur dan energi dalam keseimbangan, tetapi tidak dapat memberikan gambaran dinamika atau sifat yang bergantung pada waktu.

c. Pemodelan keadaan padat

Struktur elektronik dari kristal didefinisikan oleh plot struktur pita bond structure plot, yang memberikan energi dari orbital molekul pada setiap titik dalam ruang, yang dikenal dengan nama daerah Bruillion Bruillion zone. Perhitungan ab initio dan semiempiris menghasilkan energi orbital, sehingga mereka dapat diterapkan pada perhitungan struktur pita, jika perhitungan energi molekul memerlukan waktu yang lama, maka diperlukan waktu yang jauh lebih besar untuk menghitung energi setiap titik dalam daerah Bruillion.

Perhitungan struktur pita telah dilakukan untuk sistem yang sangat komplek, namun demikian perangkat lunak belum cukup secara otomatis dan belum terlampau cepat untuk menyelesaikan kasus-kasus struktur pita.

d. Termodinamika

Termodinamika adalah salah satu dari sekian banyak penjelasan kimia matematis yang telah dibangun, sering kali perlakuan termodinamika didapatkan dengan kerja kertas dan pensil karena banyak aspek kimia dapat dijelaskan secara akurat dengan pernyataan matematika yang sederhana. Perhitungan kimia komputasi akan dapat membantu penyelesaian perhitungan besaran termodinamika, terutama akan sangat berguna jika kita berhadapan dengan molekul-molekul besar.

Referensi: Harno D Pranowo 

Software Kimia Komputasi

Untuk menunjang pembelajaran dalam kimia komputasi, diperlukan adanya software - software kimia komputasi. Banyak software kimia komputasi yang sangat membantu dalam pembelajaran serta pengamatan di bidang kimia. Adapun software - software itu antara lain:

1. Chemcraft

 

 

Chemcraft menyediakan visualisasi yang sangat rinci dari Gamess-AS file output. Data berikut dari file dapat disajikan secara grafis:

   - Atom koordinat (sesuai dengan atom yang unik baik semua atau simetri, jika tabel-tabel yang disajikan dalam file);

   - Jika obligasi analisis urutan disajikan dalam file, obligasi dari file akan ditampilkan pada gambar (jika tidak, obligasi dihitung oleh algoritma jarak);

   - Gradien Energi dapat ditampilkan dalam bentuk pointer.

   - Sifat atom yang berbeda dapat ditampilkan sebagai label pada atom: Mulliken populasi, kepadatan spin, valensi;

   - Obligasi perintah (seperti label pada obligasi);

   - Orbital Molekul yang divisualisasikan sebagai isosurfaces atau pesawat berwarna;

   - Mode vibrasi dapat animasi atau ditampilkan dalam bentuk pointer (vektor perpindahan);

   - Momen Dipole dapat divisualisasikan sebagai pointer;

   - MO energi dapat ditunjukkan dalam bentuk digram

2. Q- chem (LINUX, Mac OS and other UNIX platforms)
Q-Chem adalah ab initio yang komprehensif terhadap paket kuantum kimia. Kemampuan berkisar dari perhitungan kinerja tertinggi DFT / HF dengan metode tingkat tinggi pasca-HF korelasi. Q-Chem menangani berbagai masalah di laboratorium komersial, akademik dan pemerintah, termasuk:

    * Struktur Molekul
    * Reaksi Kimia
    * Getaran Molekuler
    * Elektronik Spectra
    * Spektrum NMR
    * Efek solvasi
Q-Chem menyediakan pengguna dengan beberapa keuntungan yang berbeda:

    * DFT perhitungan dengan akurat algoritma linear scaling
    * Berbagai macam pasca-HF metode korelasi yang efisien dan unik
    * Quantum perhitungan diperpanjang dengan QM / MM dan dinamika molekuler
 
Q-Chem tersedia dalam = Stand-alone (LINUX, Mac OS dan platform UNIX lainnya)

3. NAMD Scalable Molecular Dynamics

NAMD, penerima Award 2002 Gordon Bell, adalah molekul paralel dinamika kode dirancang untuk kinerja tinggi simulasi sistem biomolekuler besar. Berdasarkan Charm objek paralel, skala NAMD untuk ratusan prosesor high-end platform paralel dan puluhan prosesor pada cluster komoditas menggunakan gigabit ethernet. NAMD menggunakan program grafis yang populer molekul VMD untuk setup simulasi dan analisis lintasan, tapi juga file-kompatibel dengan AMBER, CHARMM, dan X-PLOR. NAMD didistribusikan secara gratis dengan kode sumber. Anda dapat membangun NAMD sendiri atau men-download binari untuk berbagai platform. (www.http://www.ks.uiuc.edu/Research/namd/)

4.ACD/ChemSketch Freeware (Platform : Windows, Linux)

Chemsketch adalah software grafis untuk menggambar hal yang ada hubungannya dengan kimia . Bisa menggambar secara manual atau menggunakan templet yang disediakan. Klik dan gambar molekul, ion, stereobonds, teks, poligon, panah, serta perlengkapan laboratorium, dll termasuk menentukan secara otomatis massa suatu atom atau molekul. Kita juga dapat memperkirakan densitas, indeks bias, volume molar, dll.  Selain itu dari ACD Labs juga menawarkan beberapa download gratis untuk utilitas yang dapat dipergunakan dalam ChemSketch sehingga lebih powerfull.

Untuk dapat mendownload software ini diperlukan registrasi (sebentar hanya memasukan beberapa data alamat email dan lain-lain). Setelelah download lakukan instalasi sebagaimana biasa dan siap untuk digunakan.

 

5. MacMolPlt (http://www.scl.ameslab.gov/~brett/MacMolPlt/)

MacMolPlt adalah:
* Sebuah program grafis modern untuk merencanakan 3-D struktur molekul dan mode normal (getaran).
* Ini membaca berbagai format file termasuk masukan GAMESS log, atau file IRC secara langsung untuk membuat animasi dari itu IRC, yang DRC, dan optimasi.
* Titik simetri kelompok Molekuler didukung.
* Kita juga dapat menyisipkan GAMESS dan Gaussian-92 koordinat Cartesian gaya secara langsung ke dalam program
* Animasi Mode Normal.
* Grafik garis sederhana frekuensi frekuensi dibandingkan intensitas inframerah
* Membangun atau memodifikasi molekul menggunakan molekul pembangun grafis.
           o Cepat membangun struktur 3D yang realistik.
           o memutar atom yang dipilih tentang obligasi, perubahan sudut obligasi atau dihedral.
* Membangun molekul dari awal dengan menggunakan koordinat Cartesian atau internal
* 2D orbital, total kepadatan elektron tampilan peta kontur
* 3D orbital molekul, elektron keseluruhan tampilan kepadatan
* Layar warna 3D dengan pencahayaan dan bayangan menggunakan OpenGL di bawah MacOS X.

6. Molegro Molecular Viewer (Platform: Windows, Linux, dan Mac OS X)

 

Aplikasi gratis dengan multiplatform yang digunakan untuk visualisasi molekul dalam format PDB, SDF, Mol2, dan MVDML. Fiturnya meliputi pembuatan molekul secara otomatis, visualisasi permukaan molekul dan backbone.

Ukuran file untuk windows sebesar 5,52 MB

Ukuran file untuk windows sebesar 9,41 MB

Untuk file-file dengan ekstensi pdb, bisa dibuat sendiri dengan aplikasi di atas atau men-download-nya dari elchem.kaist.ac.kr. Model molekul yang tersedia di situs ini adalah molekul-molekul organik dari yang paling sederhana hingga yang cukup kompleks.

Peran Komputasi dalam Pengembangan Obat

Kemampuan komputasi yang meningkat eksponensial merupakan peluang untuk mengembangkan simulasi dan kalkulasi dalam merancang obat. Komputer menawarkan metode in silico sebagai komplemen metode in vitro dan in vivo yang lazim digunakan dalam proses penemuan obat. Terminologi in silico, analog dengan in vitro dan in vivo, merujuk pada pemanfaatan komputer dalam studi penemuan obat.

Mengapa dikatakan menarik? Alasan utamanya adalah efisiensi biaya. Sebagai ilustrasi akan disampaikan perbandingan penemuan obat secara konvensional dan dengan bantuan komputer ketika ditemukan suatu senyawa A dalam tanaman Z yang diduga aktif sebagai senyawa antikanker dengan menghambat enzim X, suatu enzim yang sudah diketahui strukturnya secara kristalografi:

1. Konvensional
   Secara konvensional yang bisa dilakukan adalah mensintesis turunan dan analog senyawa A dan diujikan dalam enzim X sampai ditemukan benerapa senyawa yang sangat potensial untuk dikembangkan. Pada senyawa-senyawa potensial tersebut dilakukan uji lanjutan dan secara alami senyawa-senyawa tersebut dapat berguguran dan tidak sampai ke pasar karena terbentur beberapa masalah pada uji lanjutan, misal didapati toksis. Kemudian dilakukan skrining lagi dari tanaman yang secara empiris dilaporkan mengobati kanker.
2. Dengan bantuan komputer (Computer-aided drug discovery; CADD)
   Di lain pihak, keberadaan sebuah komputer pribadi dilengkapi dengan aplikasi kimia komputasi yang memadai ditangan ahli kimia komputasi medisinal yang berpengalaman dapat menayangkan senyawa A secara tiga dimensi (3D) dan melakukan komparasi dengan senyawa lain yang sudah diketahui memiliki aktivitas tinggi, misal senyawa B. Berdasarkan komparasi 3D dilengkapi dengan perhitungan similaritas dan energi, memberikan gambaran bagian-bagian dan gugus-gugus potensial yang dapat dikembangkan dari senyawa A (pharmacophore query). Kemudian berbagai senyawa turunan dan analog disintesis secara in silico alias digambar sesuai persyaratan aplikasi komputer yang digunakan (Untuk selanjutnya disebut senyawa hipotetik). Hal ini jelas jauh lebih murah daripada sintesis yang sebenarnya. Keberadaan data struktur 3D enzim X akan sangat membantu. Aplikasi komputer dapat melakukan studi interaksi antara senyawa-senyawa hipotetik dengan enzim X secara in silico pula. Dari studi ini dapat diprediksi aktivitas senyawa-senyawa hipotetik dan dapat dilakukan eliminasi senyawa-senyawa yang memiliki aktivitas rendah. Sebelum diusulkan untuk disintesis, senyawa-senyawa hipotetik tersebut dengan diprediksi toksisitasnya secara in silico dengan cara melihat interaksinya dengan enzim-enzim yang bertanggung jawab pada metabolisme obat. Dari beberapa langkah in silico tersebut, dapat diusulkan beberapa senyawa analog dan turunan senyawa A yang memang potensial untuk disintesis dan dikembangkan, atau mengusulkan untuk mengembangkan seri baru. Jumlah senyawa yang diusulkan biasanya jauh lebih sedikit dibandingkan penemuan obat secara konvensional.

Kimia Komputasi dan Manfaatnya dalam Pembelajaran

Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil kimia teori yang diterjemahkan ke dalam program komputer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya maupun melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar (makromolekul seperti protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan, padatan, dan kristal cair), dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Contoh sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur (yaitu letak atom-atom penyusunnya), energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan, frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup kajian konformasi molekul dan perubahannya (mis. proses denaturasi protein), perubahan fasa, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis) berdasarkan perilaku di tingkat atom dan molekul. Istilah kimia komputasi kadang-kadang digunakan juga untuk bidang-bidang tumpang-tindah antara ilmu komputer dan kimia.

Manfaat Kimia Komputasi
Dalam kimia teori, kimiawan dan fisikawan secara bersama mengembangkan algoritma dan program komputer untuk memungkinkan peramalan sifat-sifat atom dan molekul, dan/atau lintasan reaksi untuk reaksi kimia, serta simulasi sistem makroskopis. Kimiawan komputasi kebanyakan “sekedar” menggunakan program komputer dan metodologi yang ada dan menerapkannya untuk permasalahan kimia tertentu. Di antara sebagian besar waktu yang digunakan untuk hal tersebut, kimiawan komputasi juga dapat terlibat dalam pengembangan algoritma baru, maupun pemilihan teori kimia yang sesuai, agar diperoleh proses komputasi yang paling efisien dan akurat.
Terdapat beberapa pembelajaran yang dapat dilakukan:

1. Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
2. Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
3. Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.

Terdapat beberapa bidang utama dalam topik ini, antara lain:

• Penyajian komputasi atom dan molekul
• Pendekatan dalam penyimpanan dan pencarian spesi kimia (Basisdata kimia)
• Pendekatan dalam penentuan pola dan hubungan antara struktur kimia dan sifat-sifatnya (QSPR, QSAR).
• Elusidasi struktur secara teoretis berdasarkan pada simulasi gaya-gaya
• Pendekatan komputasi untuk membantu sintesis senyawa yang efisien
• Pendekatan komputasi untuk merancang molekul yang berinteraksi lewat cara-cara yang khusus, khususnya dalam perancangan obat.
• Simulasi proses transisi fasa
• Simulasi sifat-sifat bahan seperti polimer, logam, dan kristal (termasuk kristal cair).

Cara dan Langkah - Langkah dalam membuat Linux Live USB Creator

 

Dengan mengikuti Sistem Operasi Linux, terutama banyak distro Linux gratis yang bisa kita gunakan seperti Ubuntu .Untuk pengguna Windows, ada alternatif untuk mencoba tanpa harus install di komputer, dengan menggunakan USB Flashdisk yang biasa dipakai saja.

Ada beberapa cara untuk mendapatkan disttro linux dengan menggunakan usb flashdik yaitu dengan UNetBootin dan Linux Live Usb Creator.UnetBootin  merupakan aplikasi open source yang berfungsi membuat bootable Live USB untuk berbagai distribusi Linux. Sehingga kita bisa menjalankan linux langsung dari USB Flashdisk tanpa memerlukan hardisk dan tidak mengganggu sistem atau data yang ada di hardisk.sedangkan Linux Live USB Creator mendukung berbagai distro Linux, selengkapnya bisa dilihat di Supportes Linuxes. Selain bisa membuat bootable USB Linux, dengan Lili ini, kita juga bisa membuat Linux langsung berjalan di windows tanpa harus booting. Dibanding UNetBootin, penggunaannya juga lebih mudah.

Langkah-langkah Membuat Bootable Linux dalam USB

Penjelasan Langkah-langkahnya sebagai berikut:

1. Pilih USB Flashdisk yang akan di isi dengan Linux, USB harus dengan Format FAT atau FAT32. Jika USB sudah FAT atau FAT32, kita tidak perlu mem-formatnya.

2. Langkah ini adalah memilih sumber distro Linux, bisa dari CD-ROM, file ISO yang sudah ada di hardisk atau jika kita punya koneksi internet yang cepat, pilih Download (langsung download dari internet)

3. PERSISTENCE, merupakan pengaturan besarnya space USB yang akan digunakan untuk menyimpan data, konfigurasi yang kita ubah atau jika kita nanti ingin menginstall software tambahan di linux USB ini. Jika ini tidak di isi ( 0 MB), maka Linux di USB tetap bisa dijalankan, tetapi perubahan data di linux tidak akan tersimpan. Serta kita tidak bisa menyimpan data di linux dan menginstall software tambahan lain.

4. Langkah 4 ini ada 3 pilihan : yang pertama apakah file-file yang diuat akan di sembunyikan (hidden), kedua apakah USB akan di format ( semua data akan hilang) dan ketiga untuk membuat versi portable di windows (perlu koneksi internet)

5. Langkah terkhir adalah CREATE, klik icon halilintar warna kuning untuk mulai proses pembuatan. Sebelumnya kita bisa mengatur opsi tambahan dengan klik tombol OPTIONS