PEMODELAN SEMIKONDUKTOR DARI KOMPLEKS Ni-TETRAPIROL: STUDI TEORITIS JENIS LIGAN DENGAN METODE DENSITY FUNCTIONAL THEORY (DFT) DAN KAJIAN PENGARUH SUBSTITUEN TERHADAP KOMPLEKS Ni-PTALOSIANIN

AJENG SANTIARA, Prof. Dr. rer. nat. Harno Dwi Pranowo, M.Si.

2017 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dilakukan kajian teoritis pengaruh jenis ligan terhadap sifat semikonduktor dari senyawa organik, yaitu tetrapirol dengan metode Density Functional Theory (DFT) serta kajian pengaruh substituen terhadap kompleks Ni-ptalosianin. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh jenis ligan terhadap kemampuan kompleks Ni-tetrapirol sebagai semikonduktor. Kajian pengaruh substituen terhadap kompleks Ni-ptalosianin juga dipelajari dalam penelitian ini. Tahap yang dilakukan adalah optimasi struktur, perhitungan energi band gap (Eg), pengukuran kelimpahan Density of States (DOS), pengukuran spektra serapan elektronik (UV-Vis dan IR). Optimasi struktur dilakukan untuk mendapatkan struktur dengan geometri paling stabil. Optimasi dilakukan dengan metode DFT, fungsi densitas B3LYP (Becke���¢�¯�¿�½�¯�¿�½s 3 parameters/Lee-Yang-Parr���¢�¯�¿�½�¯�¿�½s exchange correlation function), dan himpunan basis LANL2DZ (Los Alamos National Laboratory no. 2-double zeta). Hasil optimasi adalah struktur kompleks dengan kemungkinan geometri optimum serta harga Eg yang digunakan dalam menyatakan sifat semikonduktor. Hasil optimasi ini selanjutnya digunakan sebagai input data dalam perhitungan kelimpahan DOS dan spektra serapan elektronik. Hasil yang diperoleh menunjukkan ligan yang memiliki tambahan konjugasi dari nitro-substitution dan benzo-annulation, yaitu porfirazin dan ptalosianin memberikan harga Eg yang lebih kecil. Harga beda energi yang dihasilkan yaitu 2,821 eV untuk Ni-porfirazin dan 2,249 eV untuk Ni-ptalosianin. Harga kelimpahan DOS Ni-porfirazin dan Ni-ptalosianin menunjukkan harga yang lebih besar jika dibandingkan dengan ligan porfirin. Tambahan konjugasi dalam sistem tersebut akan meningkatkan performa Ni-ptalosianin sebagai semikonduktor. Kompleks dengan ligan ptalosianin dan porfirazin juga mampu menggeser panjang gelombang maksimum ke arah yang lebih tinggi.

Theoretical study of the influence of ligand type on the semiconductor properties of organic compounds, namely tetrapyrrole, has been carried out with Density Functional Theory (DFT) method and the study of substituent influence on Ni-ptalocyanin complex. The purpose of this research was to know the ligand type effect on Ni-tetrapyrrole ability as semiconductor. Study of subtituent effect for Ni-phthalocyanine was also studied in this research. The steps done were several stages, namely structural optimization, energy band gap (Eg) calculation, Density of States (DOS) abundance, and measurement of electronic absorption spectra (UV-Vis and IR). Structural optimization was performed to obtain the structure with the most stable geometry. The optimization was done by DFT method, B3LYP density function (Becke's 3 parameters/ Lee-Yang-Parr's exchange correlation function), and base set of LANL2DZ (Los Alamos National Laboratory No. 2-double zeta). The optimization result was a complex structure with optimum geometry possibilities as well as the Eg price used in declaring semiconductor properties. The optimization results were then used as input data in the calculation of DOS abundance and electronic absorption spectra. The results showed that ligands having additional conjugations of nitro-substitution and benzo-annulation, ie porphyrazine and phthalocyanine provide smaller Eg prices, that is 2.821 eV and 2.249 eV. DOS abundance of Ni-porphyrazine and Ni-phthalocyanine was also showed the greater value than complex with porphyrin ligands. This suggested that additional conjugation in the system will improve the performance of the compound as a semiconductor. Complexes with phthalocyanine and porphyrazine ligands were also capable of shifting the maximum wavelength to the higher direction. Keywords: semiconductor, Ni-tetrapyrrole, substitution effect, DFT

Kata Kunci : semikonduktor, Ni-tetrapirol, pengaruh substituen, DFT