Studi dan riset terkait lempung montmorillonit saat ini menghadirkan tantangan yang khusus untuk dapat memahami struktur dan sifat-sifat lempung dari perspektif atomistik.

Struktur lempung yang berlapis dan adanya substitusi isomorfik menjadikan lempung montmorillonit memiliki sifat yang unik dan khas. Substitusi isomorfik yang terjadi pada struktur lempung montmorillonit menyebabkan muatan pada permukaan lapisan menjadi negatif. Untuk memperoleh struktur yang stabil, muatan negatif pada permukaan ini diseimbangkan dengan kehadiran kation-kation pada interlayer.

Jenis atom yang tersubstitusi, jenis atom yang mensubstitusi, posisi substitusi yang terjadi pada lapisan oktahedral maupun tetrahedral, dan jenis kation yang menjadi penyeimbang muatan memberikan keunikan tersendiri dengan menghasilkan layer charge yang berbeda-beda. Kombinasi keempatnya menghasilkan kestabilan yang berbeda-beda pada struktur lempung montmorillonit.

Untuk mengetahui efek dari kombinasi ini terhadap kestabilan struktur montmorillonite dapat dilakukan, salah satunya, dengan metode komputasi kimia berbasis Density Functional Theory (DFT). DFT dapat digunakan untuk penentuan struktur elektronik lempung montmorillonit pada keadaan dasar (ground state) melalui fungsional kerapatan elektron (electron density). DFT bekerja pada energy ground state dengan temperatur 0K.

Perhitungan pada sistem yang tidak homogen pada lempung montmorillonite dapat menggunakan software Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP). Model-model interaksi electron-elektron dapat menggunakan aproksimasi GGA (Generalized Gradient Approximation) Perdew Burke-Enzerhof (PBE) atau aproksimasi GGA Perdew-Wang 91 (PW91). Metode pemodelan inti electron dapat menggunakan Projected Augmented Wave (PAW) dengan energi cut-off yang dapat divariasikan.

Kemudian….. untuk apa komputasi struktur lempung montmorillonit ini?

 

……bersambung…….

Keterangan gambar: Struktur Natrium Montmorillonit layer charge = 0.5 yang terdiri dari 4 Unit Cell dengan atom-atom Natrium (kuning), Silion (abu-abu), Magnesium (jingga), Silikon (biru), Oksigen (merah), Hidrogen (putih).

---