Yosardi, Marcelinus R. Laksmana (2025) Studi Komputasi Interaksi Antarlapisan G/h-BN dengan Gas H2S dan SO2: Aplikasi dalam Sensor Gas. Undergraduate thesis, Fakultas Sains dan Matematika Undip.

	Archive Marcelinus Rangga.zip Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy
	Text 1-Cover.pdf Download (103kB)
	Text 4-Daftar Isi.pdf Download (261kB)
	Text 10-Ringkasan.pdf Download (233kB)
	Text 11-Summary.pdf Download (225kB)
	Text 12-Pendahuluan.pdf Download (295kB)

Abstract

Hidrogen sulfida (H2S) dan sulfur dioksida (SO2) adalah gas beracun yang
berdampak serius pada kesehatan manusia dan lingkungan, sehingga memerlukan
deteksi yang cepat, sensitif, dan selektif. Grafena memiliki konduktivitas listrik
tinggi dan stabilitas mekanik yang baik, namun interaksinya dengan molekul gas
relatif lemah, membatasi performa sensornya. Untuk mengatasinya, heterostruktur
grafena/heksagonal boron nitrida (G/h-BN) dikembangkan karena kestabilan
mekanik dan sifat elektronik yang lebih baik. Penelitian ini memanfaatkan metode
komputasi Density Functional Theory (DFT) untuk mengevaluasi kemampuan G/hBN, baik murni maupun dengan modifikasi cacat atom boron (B) dan nitrogen (N),
dalam mendeteksi H2S dan SO2.
Penelitian dilakukan secara komputasi menggunakan perangkat lunak
Quantum ESPRESSO dengan basis plane wave dan pseudopotential. Sistem yang
dimodelkan meliputi grafena murni, G/h-BN murni, serta G/h-BN dengan cacat
atom B dan N. Simulasi mencakup optimasi struktur, perhitungan energi adsorpsi,
analisis kerapatan keadaan elektron (Density of States), fungsi kerja (work
function), dan estimasi waktu pemulihan adsorpsi gas. Molekul H2S dan SO2
dimodelkan dalam berbagai orientasi adsorpsi untuk menentukan konfigurasi
paling stabil. Data hasil perhitungan kemudian dianalisis untuk menilai pengaruh
keberadaan lapisan h-BN dan cacat kristal terhadap sifat mekanik, elektronik, dan
kinerja sensor gas.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa G/h-BN memiliki interaksi antarlapisan
yang stabil dengan energi -0,75 eV dan fungsi kerja meningkat dari 4,42 eV menjadi
4,59 eV. Lapisan h-BN sedikit meningkatkan energi adsorpsi (~0,01 eV) dan secara
signifikan mempercepat waktu pemulihan (0,3 fs untuk H2S dan 0,001 fs untuk
SO2), meskipun menurunkan kekuatan mekanik. Cacat atom B meningkatkan
kekuatan mekanik dan kemampuan adsorpsi terhadap H2S, sedangkan cacat atom
N lebih selektif terhadap SO2 namun menurunkan ketahanan mekanik. Perubahan
pada kerapatan keadaan elektron akibat cacat ini menunjukkan bahwa rekayasa
struktur dapat meningkatkan sensitivitas dan selektivitas sensor. Secara
keseluruhan, G/h-BN dengan rekayasa cacat atomik menawarkan platform sensor
gas yang efisien dan berpotensi tinggi untuk deteksi H2S dan SO2.

Actions (login required)

View Item