digilib.unhas.ac.iddigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/digital... · 2021. 2. 16. ·...

Seminar Nasional Fisika 2012 ISSN 2088-4176 Pusat Penelitian Fisika-LIPI Serpong, 4-5 Juli 2012

_______________________________________________________________________iii Kata Pengantar

KATA PENGANTAR

Seminar Nasional Fisika merupakan salah satu kegiatan tahunan Pusat Penelitian Fisika – LIPI yang sudah diselenggarakan sejak tahun 1980. Dalam penyelenggaraannya, telah digunakan judul seminar yang beragam seperti Seminar Nasional Hasil Penelitian & Pengembangan Fisika Terapan dan Lingkungan (Tahun 1995/1996) dan Seminar Nasional Fisika Terapan dan Lingkungan (Tahun 1997). Kegiatan tahunan Seminar Nasional Fisika di Pusat Penelitian Fisika – LIPI mulai tahun 2011, direncanakan akan diselenggarakan secara kontinyu menggunakan Judul “Seminar Nasinal Fisika Tahun XXXX Pusat Penelitian Fisika – LIPI”. Buku Prosiding ini merupakan kumpulan makalah yang telah dipresentasikan dalam Seminar Nasional Fisika 2012 (SNF 2012) Pusat Penelitian Fisika-LIPI. Seminar diselenggarakan bekerjasama dengan Himpunan Fisika Indonesia (HFI); dan mengambil tema “Peningkatan Peran Riset dan Edukasi Fisika untuk Mendukung Sistem Inovasi Nasional dan Implementasi MP3EI”. Jumlah Peserta SNF 2012 yang terdaftar mencapai 180 orang; yang terdiri atas Peneliti, Mahasiswa, Dosen, Guru, dan lain-lainnya. Peserta SNF 2012 datang dari berbagai Institusi Penelitian, Universitas dan Industri dari berbagai daerah di Indonesia seperti Bali, Sulawesi, Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Jogjakarta, Jabodetabek, Sumatra dll. Makalah yang diterima telah disunting serta diklasifikasikan kedalam berbagai Bidang Fisika yaitu Fisika Teori dan Komputasi, Material Maju dan Nanoteknologi, Laser dan Optoelektronika, Fisika Meteorologi dan Klimatologi, Fisika Bumi, Planet dan Antariksa, Fisika Pendidikan, Fisika Instrumentasi, Fisika Energi dan Lingkungan, Fisika Nuklir serta Biofisika dan Fisika Kedokteran. Keberhasilan dalam penyelenggaraan Seminar Nasional Fisika 2012 ini tak terlepas dari dukungan dan bantuan yang telah diterima dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini kami mengucapkan terimakasih atas segala dukungan dan bantuan yang telah diberikan untuk suksesnya acara Seminar Nasional Fisika 2012 serta terbitnya prosiding SNF 2012. Semoga Buku Prosiding ini dapat bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di Indonesia.

Tangerang Selatan, 21 Desember 2012

Tim Editor


_______________________________________________________________________v Susunan Panitia

SUSUNAN PANITIA SEMINAR NASIONAL FISIKA 2012 PUSAT PENELITIAN FISIKA – LIPI

PENANGGUNG JAWAB

Kepala Pusat Penelitian Fisika-LIPI, Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng. PANITIA PENGARAH

Kepala LIPI, Prof. Dr. Lukman Hakim Deputi IPT LIPI, Dr. Ir. Syahrul Aiman Kepala Puslit Fisika LIPI, Dr. Bambang Widiyatmoko M.Eng. Prof. Dr. Masbah R.T. Siregar Prof. Dr. Masno Ginting Prof. Dr. Tarzan Sembiring Prof. Perdamean Sebayang, M.Si. Dr. Achiar Oemry Dr. Ing. Prijo Sardjono Dr. Neni Sintawardhani Dr. Sunit Hendrana

PANITIA PELAKSANA

KETUA : Dr. Agus Sukarto W., M.Eng. BENDAHARA : Herman SEKRETARIS : Joko Triwibowo, M.Sc., M.T.

SEKRETARIAT/HUMAS

Wahyu Bambang Widayatno, S.Si., M.Si. PROGRAM DAN ACARA

Suryadi, S.Si. Dra. Etty Marti Wigayati Deni Shidqi Khaerudini, M.Sc. Dra. Titik Lestariningsih

KONSUMSI

Ilis Jubaedah


_______________________________________________________________________vi Susunan Panitia

TRANSPORTASI DAN AKOMODASI

Andi Suhandi, S.Si., M.Si. Sulaeman, S.T.

MAKALAH DAN PROSIDING

Dra. Dwi Bayuwati, M.Eng.Sc. Ir. Thomas Budi Waluyo M.Eng.Sc.

DANA DAN SPONSOR

Ir. Erfin Yundra F., APU DOKUMENTASI

Achmad Subhan, M.T.


_______________________________________________________________________vii Sambutan Ketua Panitia Seminar

SAMBUTAN KETUA PANITIA SEMINAR NASIONAL FISIKA 2012

Assalamu’alaikum Wr.Wb., Seminar Nasional Fisika adalah salah satu kegiatan Seminar rutin tahunan Pusat Penelitian Fisika – LIPI yang sudah terselenggara sejak tahun 1980 sampai tahun 1997. Pada tahun 2011 Pusat Penelitian Fisika – LIPI bekerjasama dengan HFI cabang Jakarta kembali menghidupkan Seminar tahunan yang berlanjut pada tahun 2012 ini. Seminar Nasional Fisika 2012 ini bertemakan “Peningkatan Peran Riset dan Edukasi Fisika untuk Mendukung Sistem Inovasi Nasional dan Implementasi MP3EI”. Fisika merupakan ilmu dasar yang implementasinya sangat luas dan meliputi hampir semua bidang. Untuk mendapatkan inovasi berskala nasional yang dapat diimplementasikan pada program pemerintah MP3EI, perlu dilakukan upaya penggalangan kekuatan dalam pengembangan riset dan edukasi fisika. Seminar ini merupakan upaya untuk menggalang sinergi dalam pengembangan bidang penelitian khususnya Fisika. Acara ini diharapkan dapat menjadi ajang pertukaran informasi, baik antara sesama peneliti maupun dengan pihak industri dan bidang pendidikan. Peserta Seminar Nasional Fisika ini mencapai 180 orang yang terdiri dari Peneliti, Mahasiswa, Dosen, Guru dan lain-lainnya, yang berasal dari berbagai daerah di Indonesia. Melalui seminar ini diharapkan dapat meningkatkan akselerasi pengembangan fisika di Indonesia, kerjasama antara pelakunya dan implementasinya kepada masyarakat. Kerjasama yang baik dalam bentuk penelitan dan pengembangan bidang fisika dan aplikasinya perlu segera diimplementasikan secara sinergis. Kerjasama ini juga diharapkan dapat meningkatkan peran serta anak bangsa dalam pengembangan bidang fisika di segala level, sehingga pada akhirnya bangsa ini dapat sejajar dengan bangsa lain khususnya pada bidang Fisika. Kami selaku panitia SNF 2012 berharap semoga seminar kali ini dapat menjadi momen yang tepat untuk mempersatukan dan menggalang kesepakatan strategis antar institusi penelitian, pendidikan dan industri yang dapat diimplementasikan pada program pemerintah MP3EI pada masa ini dan dapat mewujudkan kemandirian teknologi dan inovasi nasional dimasa mendatang.

Tangerang Selatan, 21 Desember 2012 Ketua Panitia Seminar Nasional Fisika 2012

Pusat Penelitian Fisika – LIPI

Dr. Agus Sukarto W., M.Eng.


_______________________________________________________________________ix Sambutan Kepala Pusat Penelitian Fisika - LIPI

SAMBUTAN KEPALA PUSAT PENELITIAN FISIKA - LIPI Assalamu’alaikum Wr.Wb., Puji Syukur Alhamdulillah, Seminar Nasional Fisika dengan tema “Peningkatan Peran Riset dan Edukasi Fisika untuk Mendukung Sistem Inovasi Nasional dan Implementasi MP3EI” dapat dilaksanakan sesuai dengan rencana. Fisika merupakan salah satu ilmu dasar yang penerapannya sangat luas baik dalam ilmu pengetahuan maupun dalam teknologi. Perkembangan penerapan tersebut merupakan hasil dari peneitian dan edukasi yang terus menerus dilakukan baik oleh peneliti, dosen, guru maupun khalayak umum. Oleh karenanya tidak berlebihan bila dikatakan ilmu fisika merupakan pendorong bagi inovasi teknologi. Pusat Penelitian Fisika – LIPI (P2F-LIPI) merupakan pusat penelitian dibidang fisika mencakup penelitian dibidang Instrumentasi Fisis dan Optoelektronika; Fisika Bahan Baru dan Fisika Industri dan Lingkungan. Sebagai institusi pemerintah, Pusat Penelitian Fisika mempunyai tanggung jawab moral untuk turut serta dalam pengembangan ilmu fisika. Hal ini diwujudkan dengan melakukan bimbingan penelitian serta penyebar luasan hasil-hasil penelitian. Dalam kesempatan ini, P2F-LIPI bekerjasama dengan Himpunan Fisika Indonesia (HFI) menyelenggarakan Seminar Nasional Fisika 2012. Acara ini bertujuan untuk:

Menjembatani antara pendidik, peneliti maupun kalangan industri untuk berbagi informasi berkaitan dengan hasil-hasil penelitian, pengalaman atau trend penelitian dibidang fisika. Hasil dari komunikasi ini diharapkan terbentuknya kerja sama yang lebih kuat dan bersinergi.

Mendorong para pakar dari kalangan akademisi, lembaga riset, industri dan praktisi untuk terus mengembangkan penemuan-penemuan baru yang inovatif sehingga mendorong meningkatnya Inovasi berskala Nasional.

Memajukan ilmu fisika melalui interaksi semua pihak terkait dan edukasi fisika yang inovatif.

Harapan kami, Seminar Nasional Fisika 2012 ini dapat menjadi langkah awal untuk peningkatan kerja sama antar peserta yang hadir dari berbagai kalangan dan sektor. Kerjasama yang akan terbentuk ini diharapkan dapat menghasilkan produk-produk unggulan yang inovatif serta mendorong “Budaya pencipta teknologi” bagi bangsa Indonesia. Akhirnya kami ucapkan terimakasih kepada semua pihak yang terlibat dalam seminar ini baik langsung maupun tidak langsung, semoga kerjasama yang baik dapat diteruskan dikemudian hari.

Tangerang Selatan, 21 Desember 2012 Plt. Kepala Pusat Penelitian Fisika – LIPI

Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.


_______________________________________________________________________xi Dewan Editor SNF 2012

Dewan Editor SNF 2012 PPF-LIPI

Prof. Dr. Masbah RT Siregar (Puslit Fisika-LIPI) Prof. Drs. Kusminarto, Ph.D. (Universitas Gajahmada)

Drs. Paulus Agus Winarso Ph.D. (BMKG) Prof. Perdamean Sebayang, M.Si. (Puslit Fisika-LIPI)

Prof. Dr. Ridwan (PT BIN BATAN) Dr. LT Handoko (Puslit Fisika-LIPI)

Syuhada, S. Si., M. Sc. (Puslit Fisika-LIPI) Dr. Titi Anggono (Puslit Fisika-LIPI)

Deni Shidqi Khaerudini, B.Sc., M.Sc. (Puslit Fisika-LIPI)

Diterbitkan: Serpong, 21 Desember 2012

Seminar Nasional fisika 2011 ISSN 2088-4176 Pusat Pelitian Fisika-LIPI Serpong , 12-13 Juli 2011

_____________________________________________________________________________xiii Daftar Isi

DAFTAR ISI Kata Pengantar……………………………………………………………………………….. iii

Susunan Panitia Seminar…………………………………………………………………….. v

Sambutan Ketua Panitia Seminar Nasional Fisika 2012…………………………………….. vii

Sambutan Kepala Pusat Penelitian Fisika – LIPI……………………………………………. ix

Susunan Dewan Editor SNF 2012 PPF-LIPI………………………………………………… xi

Daftar isi……………………………………………………………………………………… xiii

BIDANG GEOFISIKA DAN ASTROFISIKA Penentuan Kecepatan Gelombang EIT Dan Kaitannya Dengan Semburan Radio Tipe II Pada Peristiwa Pelontaran Massa Korona 14 Desember 2006……………………………………… 1 A Gunawan Admiranto, Johan Muhamad Respon Latitudinal Medan Geomagnet Disekita Biak (1.08 oLS, 136.05 oBT) Saat Badai Geomagnet................................................................................................................................. 8 Anwar Santoso Aplikasi Metode Dix dan Coherency Inversion (CI) Dalam Penentuan Model Velocity Awal Pre-Stack Depth Migration (PSDM)......................................................................................... 16 Ellis Khoirunnisa Analisis Variasi Gangguan Komponen H D(t) Dikaitkan Kecepan Angin Surya Vsw(t)........... 32 Habirun Type II Radio Burst Of Solar Cycle 23 And Their Relation With The Occurrence Of EIT Wave 40 Johan Muhamad,A.gunawan Admiranto Pengembangan Program GUI Untuk Inversi Data Geolistrik 1D Berbasis Matlab .................. 49 Syuhada,Titi Anggono,dan Bogie Soedjatmiko Seismitasi Di Pulau Sumatra dan Focal Mechanismenya Dengan MW> 5.0 Berdasarkan Katalog Global Centroid Moment Tensor………………………………………………………………. 55 Titi Anggono , Syuhada dan Bogie Soedjatmoko Analisa Numerik Penjalaran Gelombang Seismik 3D Dengan Memperhitungkan Perubahan Topografi Menggunakan Metode Finite.e..................................................................................... 64 Titi Anggono Aplikasi Citra Satelit DEM (Digital Elevation Model) Dalam Analisa Awal Potenti PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro).................................................................................... 73 Tri Marth KP , Widya Utama , M Godri S Aplikasi AI Dan EI Secara Simultan Dalam Penentuan Daerah Prospek HidroKarbon Dibawah Permukaan Bumi.......................................................................................................................... 81 Widya Utama ,Mohammad Qodirin s , TMK Putra Pelacakan Air Tanah Dalam Menggunakan Geolistrik Sounding Schlumberger Di Daerah Depok Jawa Barat......................................................................................................................... 90 Nunung Isnaini Dwi Ningsih


_____________________________________________________________________________xiv Daftar Isi

BIDANG FISIKA PENDIDIKAN Riset FISIKA Yang Mendukung Master Plan Percepatan Pembangunan Ekonomi Indonesia (MP3E)........................................................................................................................................ 98 Henny Sudibyo Pengaruh Intervensi Strategi Pembelajaran Terhadap Perolehan Belajar IPA Fisika Siswa Kelas IX Yang Berada Pada Tingkat Perkembangan Kognitif Transisi..................................... 106 Marungkil Pasaribu Analisis Spektral Pada Penerimaan Kuat Sinyal Gelombang Radio Untuk Mengetahui Periodisitas Dan Amplitudo Gangguan Di Ionsfer..................................................................... 112 Mumen Tarigan Pemanfaatan Souncard Pada Komputer/Laptop Untuk Alat Bantu Praktikum Fisika............... 120 Tomi Budi Waluyo Perancangan Catu Daya Mandiri Tenaga Matahari Untuk Sistem Instrumentasi Di Lokasi Tanpa Kesedian Listrik................................................................................................................ 128 Tomi Budi Waluyo , A Harimawan BIDANG FISIKA NUKLIR Peningkatan Kinerja PEMFC melalui Optimasi Clamping Pressure....................................... 136 Yuyun Irmawati , Sri Pudjiastuti , Indriyati , Henry Widodo , Sunit Hendrana BIDANG FISIKA INSTRUMENTASI Desain Sensor Beban Kendaraan Menggunakan Teknik Mikrobending Serat Optik .............. 144 Andi Setiono,Dwi HantoBambang Widiyatmoko,Imam Mulyanto Mengukur Suhu Ruangan Dari Jarak Sepuluh Meter Antara Sensor dan Monitor................... 148 Arminda Kastono Pengukur Elektronik Menggunakan Sensor Photo-Interrupter.................................................. 154 Arminda Kastono Hubungan Komunikasi Client-Server Untuk Mendeteksi Way Point (Posisi).......................... 161 Daryono Restu Wahono Mendeteksi Kondisi Rel Kereta Api Menggunakan Kamera WI-FI......................................... 170 Daryono Restu Wahono Pembuatan dan Uji Coba Sensor Pergeseran Tanah Berbasis Optik Di Lereng Buatan .......... 178 Dwi Bayuwati,Tomi Budi Waluyo Sistem Komunikasi Sensor Jamak Dengan Serial RS 485........................................................ 189 Dwi Hanto,Bambang Widiyatmoko,Prawito Penerapan ISO-GUM Pada Barang Kemasan Saat Proses Pra-Kemas Dengan TNE (Tolerable Negative Error)......................................................................................................................... 197 Entjie Mochamad Sobbich Test Uncertainty Ratio (TUR) Sebagai Landasan Untuk Menetapkan Kelas-Ketelitian Alat- Ukur Standar Dalam Kalibrasi................................................................................................... 205 Entjie Mochamad Sobbich Simulation Of Finite Impulse Response (FIR) Digital Filter For FPGA Application................ 214 Iman Firmansyah


_____________________________________________________________________________xv Daftar Isi

Model Matematis Laju Aliran Gas Terhadap Tekanan Pada Sebuah Pipa ................................. 221 Jalu Ahmad Prakosa Rancang Bangun Alat Ukur Konsentrasi Gula Terlarut Menggunakan Polalimeter Berbasiskan Mikrokontroller ........................................................................................................................... 229 Jonathan Prabowo,Prawito Pengembangan Sensor Rawinsonde Untuk Pengukuran Profil Angin Horizontal Atmosfer...... 236 Noersomadi,Ginaldi Ari Nugroho,Asif Awaludin,Timbul Manik,Chunaeni Latief,Tiin

Sinatra,Halimurrahman,Afif Budiyono Menentukan Nilai Suseptibilitas Magnetik Pada Standar Acuan Alacrite Menggunakan Susceptometer ............................................................................................................................. 242 Nur Tjahyo Eka Darmayanti Validasi Pengukuran Momen Magnet Menggunakan Metoda Susceptometer............................ 250 Nur TjahyoEka Darmayanti,Heri Sutanto Desain Web Untuk Sistem Infornasi Angkutan Umum Di Jakarta.............................................. 258 Nursidik Yulianto,Tomi Budi Waluyo,Suryadi Motor Stepper Berbasis Microcontroller Atmega8535 Penggerak Potensiometer Inverter Untuk Mengatur Kecepatan Putar Motor Induksi 3 Fasa........................................................................ 268 Santoso Prajitno Sugondo Penggunaan Braking Resistor Untuk Poteksi Inverter Microcontroller ...................................... 276 Santoso Prajitno Sugondo Pengaruh Perbedaan Suhu Ambien Pada Pengukuran Penguapan Air........................................ 284 Sensus Wijonarko,Daryono Restuwahono,Tatik Maftukhah Hubungan Posisi Vertikal Tabung Pengukuran Dengan Hasil Pengukuran Penguapan Air....... 293 Sensus Wijonarko,Daryono Restuwahono,Tatik Maftukhah Penerapan Keseimbangan Kerja Luar Total Dengan Energi Dalam Total Pada Lenturan Struktur Tabung Motor Roket .................................................................................................................... 301 Setiadi Desain Perakitan Dan Uji Coba Peralatan Optik Pelihat Malam Video Dan Perekamnya ......... 309 Sugiono Sistem Pengenalan Wajah Dengan Metode Modified Nearest Feature Lines.............................. 317 Tati Zera Evaluasi Tingkat Intensitas Bunyi Beberapa Mesin Generator Listrik Berdaya 1500 Watt......... 326 Nurlaela Rauf,Tasrief Surungan,Ismail Agam Desain Perangkat Untuk Pemetaan Medan Magnet Siklotron...................................................... 334 Silakhuddin,Slamet Santosa,Sukidi BIDANG FISIKA OPTOELEKTRIK Pengaruh Waktu Tunda Deteksi Plasma Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Terhadap Karakteristik Spektrum ZN I (480.97 NM)..................................................................... 342 Hery Suyanto BIDANG FISIKA LINGKUNGAN Analisis Pereformansi Sistem Solar Collectrol Dengan Pipa Absorber Galvanis Di Yogyakarta............................................................................................................................. 351 Andri Joko Purwanto,Ghalya Pikra,Agus Salim


_____________________________________________________________________________xvi Daftar Isi

Analisis Termal Beberapa Fluida Organik Pada Sistem ORC Untuk Sistem Solar Collectrol Di Indonesia................................................................................................................................. 358 Ghalya Pikra Analisis Kekuatan LAS Distributor Dan Membrane Dari Hybrid Boiler Pada Beban Termal Dan Tekanan................................................................................................................................ 366 Mamat,Surip Kartolo,Adang Suhendi,Endang Suwandi Evaluasi Kekuatan Pipa Api Hyberid Boiler Pada Beban Termal Dan Tekanan Di PT Triowira Kallimantan................................................................................................................................. 375 Mamat Penggunaan Small Photovoltaic (PV) Pada Payload Satelit....................................................... 384 Sofian Rizal Kemunculan Sintilasi Ionnosfer Di Atas Pontianak Terkait Flare Sinar-X Matahari Dan Badai Geomagnet.................................................................................................................................... 389 Sri Ekawati,Jiyo,Asnawi,Suratno Kajian Penerapan Sistem Penerangan Jalan Umum Dengan Lampu LED Menggunakan Tenaga Surya (PJU LED Tenaga Kerja) Di Lampung .............................................................................. 397 Sugiyatno,Yusuf Suryo Utomo Studi Potensi Energi Surya Di Propinsi Lampung ....................................................................... 405 Yusuf Suryo Utomo,Sugiyatno BIDANG FISIKA METEREOLOGI DAN IKLIM Prediksi Kejadian Ekstrem Hujan Berbasis Observasi Satelit TRMN Menggunakan Kriteria POT dan Anfis Untuk Menunjang Ketahanan Pangan Kalimantan Timur ................................... 413 Arief Suryantoro , Adi Witono , Edi Hermawan Analisis Variasi Spasial Dan Temporal Ekstrem Hujan Bebasis Observasi Satelit TRMM Di Kabupaten Dan Kota Kalimantan Timur ..................................................................................... 422 Arief Suryantoro, Sartono Marpaung, Teguh Harjana Pola Konfeksi Di Atas Indonesia Berdasarkan Model Dinamika Atmosfer ................................ 431 Didi Satiadi , Nurzaman Adikusumah Penerapan Metode Webster And Yang Dalam Mendukung Penyusunan Indeks Monsun Indonesia (Study Kasus : SPD Lapan Kototabang, Sumatera barat )............................................ 443 Eddy Hermawan Formasi Spasial ITCZ Dikawan Indonesia-Pasifik Berdasarkan Data OLR................................ 452 Erma Yulihastin , Haries Satyawardhana Trismidianto Studi Awal Teknik Pemisahan Sinyal ECHO Hujan Dari Sinyal Video Radar Kapal Menggunakan Matlab .................................................................................................................... 461 Ginaldi Ari Nugroho , Asif Awalidin , Soni Aulia Rahayu Analisis Spasial Slope , Standar Deviasi Dan Rataan Curah Hujan Di Indonesia Dengan Menggunakan Data Satelit TRMM............................................................................................... 469 Haries Satyawardhana Analisis Kemunculan Awan Hujan Berdasarkan Data X-BAND Radar Di Kototabang –Sumatera Barat............................................................................................................................................. 476 Iis Sofiati Aspek Dinamis Dalam Pembentukan Hujan Di Kototabang Pada Januari 2008......................... 486 Ina Juaeni


_____________________________________________________________________________xvii Daftar Isi

Idnetifikasi Parameter Fisis Awan Di Kototabang Sumatera Barat............................................. 494 Juniarti Visa Identifikasi Jenis Awan Pada Malam Hari Berbasis Data Satelit MTSAT Kanal IR1 Dan IR3................................................................................................................................................ 502 Krismianto ,Risyanto Karakteristik Dan Trend Curah Hujan Bulanan Sumatera Selatan Berdasarkan Data Satelit TRMM 3B43 Periode 1998-2010.............................................................................................................. 510 Lely Qodrita Avia Vertivikasi Curah Hujan Musim Basah Dan Kemarau Di Indonesia Berbasis Model GCM/Darlam............................................................................................................................... 518 Nurzaman Adikusumah , Didi Satiadi Penerapan Analisis Cluster Untuk Menganalisis Pola Curah Hujan Dan Karakteristik Anomalinya Di Pulau Sulawesi................................................................................................... 528 Sartono Marpaung , Teguh Harjana Penggunaan Metode Statistik Downscaling Dalam Menganalisis Variasi Curah Hujan Berbasis Global Circulation Model (GCM) .............................................................................................. 536 Sinta Berliana Sipayung , Sutikno Analisis Flare KelasX5.7 Tanggal 07 Maret 2012 Dan Dampaknya Pada Atmosfer Atasa Bumi............................................................................................................................................. 544 Suratno , Santi Sulistiani BIDANG TEORI Analisis Kopling Medan Elektromagnetik Antara Defek Titik Dan Pandu Gelombang Pada Kristal Fotonik 2D .................................................................................................................... 554 Candra Kurniawan ,Hendradi Hardhienata Analisis Energi Dan Fungsi Gelombang Potensial Non Sentral Coulombic Rosen Morse Mengguanakan Polinomial Romanovski................................................................................... 564 Cecilia Yanuarif ,Suparmi, Cari Penyelesaian Pendekatan Persamaan Schrodinger Potensial Manning Rosen Dengan Faktor Sentrifugal Menggunakan Metode Supersimetri Mekanika Kuantum...................................... 572 Heti Marini ,Suparmi, Cari Solusi Persamaan Schrodinger Untuk Potensial Coulumb Terganggu Dengan Potensial Non- Sentral Kuadrat Cosecant Menggunakan Metode Nikiforov-Uvarov....................................... 580 Jefri Handhika ,Suparmi, Cari Fenomena Chaos Sirkuit Non-Autonomous Serta Aplikasinya Dalam Teknologi Keamanan Komunikasi Dan Robotika........................................................................................................ 588 Mada Sanjaya WS Pengamatan Efek Anisotropi Pada Kecepatan Domain Wall Di Sekitar Walker Breakdown Dalam Material Ferromagnet Berbentuk Nanowire.................................................................. 596 Mardona,Dede Djuhana Studi Komputasi Sifat-Sifat Magnetoresistif Dan Magnetokalorit Pada Bahan Oksida Mangan 604 Muhamad Khabib Junaini ,Albert Zicko Johannes,Budhy Kurniawan, Muhammad Aziz Majidi Solusi Persamaan Schrodinger Untuk Potensial Coulombic Ring-Shaped Non-Central Menggunakan Metode Nikiforov-Uvarov................................................................................. 612 ` Suparmi ,Cari ,Jeffry Hendhika


_____________________________________________________________________________xviii Daftar Isi

Aplikasi Berbagai Algoritma Monte Carlo Dalam Study Perubahan Fase Model-Model Magnetik Pada Kisi Reguler Dan Komplks................................................................................ 621 Tasrif Surungan BIDANG FISIKA MAGNET The Analysis Of Permanent Magnet (NdFeB) Indrotor System For Power Generation Application. ....................................................................................................................... 630 Anggito Pringgo Tetuko,Deni Shidqi Khaerudini,Prijo Sardjono,Muljadi, Perdamean Sebayang Pengaruh Temperatur Sinter Terhadap Sifat Magnet Dan Sifat Fisis Pada Pembuatan Magnet Permanent SrO.6Fe2O3............................................................................................................. 639 Ayu Yuswita Sari,Masno Ginting, Ika Mayasari Preliminary Design Of Low Speed Axial-Flux Permant Magnet Machine.............................. 647 Deni Shidqi Khaerudini,Anggiti Prajitno Tetuko,Muljadi,Perdamean Sebayang ,P.Sardjono Local Structure And Magnetic Properties Of Fe-Al Nanocrystalline Alloys Fabricated By Mechanical Alloying Technique As A Function Of Aluminium Content................................... 655 Kontan Tarigan,Masno Ginting ,Perdamean Sebayang Karakterisasi Sifat Magnet Dan Analisa Mikrostruktur Bonded Magnet NdFeB Dengan Perekat Epoxi Resin................................................................................................................................. 662 Muljadi,Perdamean Sebayang,Nanang Sudrajat,Ayu Yuswita Sari Pengaruh Suhu Karbonasi Terhadap Nilai Reflection Loss (RL) Dari Karbon Berbahan Baku Sabut Kelapa Untuk Aplikasi RF Absorber Radar Pantai .......................................................... 669 Nurfina Yudasari,Nanik Indayaningsih,Maria M Suliyanti Karakterisasi Magnetik Dan Sifat Listrik Bahan Karbon Hasil Milling Menggunakan Fe Precursor...................................................................................................................................... 677 P.Purwanto,Mashadi,Saeful Yusuf Magnet Permanent Sebagai Material Maju Untuk Komponen Pembangkit Energi Masa Depan 685 Perdamean Sebayang,Muljadi,Ayu Yuswita Sari,Candra Kurniawan Sintetis Nano Partikel Magnetit (Fe3O4) Berbahan Dasar Pasir Besi Pantai Utara Jawa Dan Karakterisasi Kemagnetannya…………………………………………………….…………... 697 Retno Rahmawati , Widayanti , Isfi Sholikhah Karakterisasi Dengan Kurva Polarisasi Untuk Mendapatkan Performa Dari Fuel Cel……….. 705 Slamet Priyono , Achyar Oemry Analisis Struktur Bahan Magnetik Sistem Ba1-xLaxMnO3 (0 < x < 0.7) Sebagai Bahan Absorber Gelombang Elektomagnetik………………………………………………………………….. 713 Wisnu Ari Adi , Perdamean Sebayang , Muljadi , Priyo Sardjono , Azwar Manaf Absorsi Gelombang Mikro Bahan Magnetik Ba-La Hexaferrite Pada Rentang Frekuensi 9-15 723 Wisnu Ari Adi , Perdamean Sebayang , Muljadi , T Budi Waluyo , Nanang , Azwar Manaf Pelapisan NI Pada Magnet Bonded Nd-Fe-B Dengan Metode Elektroplaning……………… 732 Candra Kurniawan , Hayati M.A sholiha , Perdamean Sebayang BIDANG FISIKA MATERIAL MAJU DAN NANOTEKNOLOGI Uji kapasitas Baterai Lithium Keramik Dengan Anoda Berbasis Lithium Titanate …………. 740 Achmad Subhan,Endang Suwandi,Joko Triwibowo,Bambang Prihandoko


_____________________________________________________________________________xix Daftar Isi

Sintesis Dan Analisis Potensi Nanopartikel Fe3O4 (Magnetit) Sebagai Material Aktif Untuk Aplikasi Biosensor Berbasis Surface Plasmon Resonance (SPR)............................................. 748 Agus Riyanto, Desi Sulistiawati, Takeshi Kato, dan Edi Suharyadi Studi Awal Sintetis Oksida Cu Nano Partikel Dengan Metoda Mechanical Trapping ….…... 756 Agus Sukarto Wismogroho,Wahyu Bambang Widayatno,Muhammad Mufti Studi Reaksi Pozolan Antara Semen Portland Dan Silika Alami Hasil Mechanical Milling Selama Enam Bulan………………………………………………………………….…….… 764 Agus Sukarto Wismogroho,Wahyu Bambang Widayatno Sintesis Dan Karakterisasi Polimer Sebagai Fasa Padat Kromatografi Dengan Metoda Ion Imprinted Polymer …………………………………………………………………………… 772 Aladin Sianifar,Amran M.B,Buchari Buchari,I made Arcana Konduktifitas Li4Ti5O12 /C Dari Variasi Temperatur Sintering Coating Carbon…….……… 781 Bambang Prihandoko,Achmad Subhan,Nandang,Etty.M.Wigayati Optimalisasi Absorbsi Dan Konduktifitas Panas Genteng Berbahan Pasir Merapi Beradisi Abu Kayu Albaasia……………………………………………………………………...…….. 787 Chotibul Umam,Suparmi,Harjana Effect Of Sintering Temperature And 5WT.% AL (NO3)3 Additive To Metal Matrix Composites Caracteristics By Powder Metallurgy Technique : Preliminary Study…………… 796 Deni Shidqi Khaerudini,Anggito Prajitno Tetuko,Priyo Sardjono Spray Dry Process Of TiO2-Proir To TiO2/Glass Plasma Spray Coatings……..……………… 804 Dwi Bayuwati Analisis Dan Karakterisasi Komposit Keramik Sistem Alumina-Zirkonia …………………… 814 Erfin Yundra Febrianto,Titik Lestariningsih Preparasi Dan Karakterisasi Struktur Mikro Lapisan NICoCr Pada Substrat Baja Karbon Rendah………………………………………………………………………………………….. 821 Fredina Destiyorini,Eni Sugiarti,Kemas.A.Zaini Thosin Pengaruh Doping Fe Terhadap Perubahan Nilai Magnetisasi Pada Sampel La0,67Sr0,33Mn1-xFexO3 (x = 0 ; 0,05 ; 0,1)……………………………………………………… 830 Herry Setyawan,Budy Kurniawan Pelapisan Karbon Pada Li3Ti0.2Mn0.2Fe1.6(PO4)3 Sebagai Material-Ketoda Pada Baterai Lithium…………………………………………………………………………………………. 837 Joko Triwibowo,Anne Zulfia Syahrial,Etty Martiwigayati Karakterisasi Dan Analisis Sifat Magnetik Bahan Komposit Fex-C1-X…………………….…. 852 Mashadi,Yunasfi Preparasi Li4Ti5O12 Dengan Proses In-Situ Sintering Dan Lapisan Karbon …….……………... 861 Slamet Priyono,Nandang Komar Juandi,Bambang Prihandoko Pembuatan Bata Merah Ringan Untuk Aplikasi Bangunan Tahan Gempa……………………. 868 Titik Lestariningsih,Erfin Yundra Febrianto Studi Pengaruh Kecepatan Pemanasan Pada Reaksi Karbonisasi Tempurung Kelapa………… 875 Wahyu Bambang Widayatno,Agus Sukarto Wismogroho Penumbuhan Karbon Nanotube Dengan Teknik Milling Menggunakan Fe Sebagai Katalis Penumbuh………………………………………………………………………………....…… 882 Yunasfi,Salim Mustofa,Muflikhah Pengaruh Doping Fe Terhadap Struktur Dan Resistivitas Paduan La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3 Dengan Variasi Doping X=0 Dan 0.05........................................................................................ 890 Frilla Renty Tama.S.,Budhy Karuniawan


_____________________________________________________________________________xx Daftar Isi

Pengaruh Variasi Besar Butir Carbon Black Terhadap Karakteristik Pelat Bipolar…………..… 896 Yunita Sadeli,Mutakin,Bambang Prihandoko,Achmad Subhan Pengaruh Kombinasi Temperatur Pemanasan Dengan Holding Time Terhadap Kekuatan Dan Kekerasan Paduan Aluminium 2014 Pada Age Hardening………………………………………. 905 Vuri Ayu Setyowati,Fakhreza Abdul,Luthfi Ardiansyah,Moh.Farid BIDANG BIOFISIKA Studi Penetrasi Ag Pada Membran Bio Polimer Kitosan Dengan Metode LIBS………….…… 912 Ni Nyoman Rupiasih,Hery Suyanto,Rendra Rustam Purnomo Rancang Bangun Prototipe Sumber ION Siklotron 13 MeV Untuk Fasilitas Diagnostik Kedokteran Nuklir Positron Emission Tomography…………………………….……………… 920 Silakhuddin Desain Perangkat Untuk Pemetaan Medan Magnet Siklotron………………..……………......... 934 Silakhuddin,Slamet Santoso,Sukidi,Kurnia Wibowo TANYA JAWAB……………………………………………………………………………….. 945


_________________________________________________________________________________621 Aplikasi Berbagai Algoritma Monte Carlo Dalam Studi Perubahan Fase Model-Model Magnetik Pada Kisi Reguler Dan Kompleks. (Tasrief Surungan)

APLIKASI BERBAGAI ALGORITMA MONTE CARLO DALAM STUDI PERUBAHAN FASE MODEL-MODEL MAGNETIK PADA KISI REGULER DAN

KOMPLEKS

Tasrief Surungan

Laboratorium Fisika Teoretik dan Komputasi, Jurusan Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar, Sulawesi Selatan, 90245

Telp : (0411) 586016, Fax : (0411) 588551 Email: [email protected]

ABSTRAK

Perubahan fase merupakan kajian penting dalam fisika. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa sejumlah bahan memiliki sifat khusus jika berada dalam fase tertentu. Contohnya adalah bahan magnetik yang berada pada fase feromagnetik di bawah temperatur Curie. Bahan magnetik memiliki spektrum aplikasi sangat luas, dari storage hingga komponen utama pembangkit listrik. Penelitian numerik model-model magnetik berperan penting dalam penemu-kenalan bahan magnetik baru yang handal. Metoda standar yang banyak digunakan dalam penelitian numerik adalah simulasi Monte Carlo (MC). Dalam paper ini diuraikan berbagai jenis algoritma MC, dari yang sederhana hingga yang cukup rumit. Keunggulan masing-masing algoritma diuraikan melalui penerapan dalam model magnetik yang sesuai. Keampuhan algoritma Wang-Landau didemonstrasikan dalam studi model Jam frustrasi penuh dan kemampuan mengkarakterisasi tingkat perubahan fase suatu model. Kata kunci: Monte Carlo, Perubahan Fase, Model Magnetik, Algoritma Wang-Landau.

ABSTRACT Phase transition is an important subject in physics. This is related to the fact that some

materials exhibit a unique behavior at certain phase. A firm example of this is magnetic materials which are in ferromagnetic phase below Curie temperature. Magnetic materials have a wide application, from storage to a main component of electrical generators. Numerical studies of magnetic models have an important role for the discovery of new magnetic materials with high performance. A standard method commonly used in numerical studies is Monte Carlo (MC) simulation. This paper describes various MC algorithms, from the simple to a more complex algorithms. The effectiveness of each algorithm is described through the application in an associated magnetic model. The power of Wang-Landau algorithm is demonstrated in the study of fully frustrated clock model and the possibility to characterize the order of phase transition of a magnetic model. Key Words:Monte Carlo, Phase Transition, Magnetic Models, Wang-Landau Algorithm.

PENDAHULUAN

Perubahan fase (PF) merupakan tema sentral dalam fisika dimana dikenal orde pertama,

kedua dan orde tinggi[1,2]. PF orde pertama ditandai oleh keberadaan kalor laten dan ko-eksistensi

fase, sedangkan pada PF orde kedua tidak terdapat kalor laten. PF orde tinggi dicontohkan oleh PF

Kosterlitz-Thouless (KT) yang dijumpai pada sistem dua dimensi dengan grup simetri U(1)[3]. PF

orde kedua adalah perubahan dari keadaan kacau menjadi teratur atau sebaliknya. Pada fase teratur,



nilai parameter keteraturan (order parameter) tidak lenyap; misalnya magnetisasi M > 0 untuk

bahan feromagnetik. Pada PF jenis ini, selalu dijumpai fenomena kritis dimana sifat bahan

dikendalikan oleh sejumlah eksponen yang nilainya hanya bergantung pada faktor makroskopik

seperti dimensi ruang dan tetapan gandeng. Sistem-sistem fisis yang nilai eksponen kritisnya sama

disebut berada pada kelas universalitas yang sama. Fenomena kritis ini dapat diamati pada studi

numerik model magnetik sebagaimana yang dibahas dalam paper ini.

Model-Model Magnetik Dan Simulasi Monte Carlo

Model magnetik secara umum dinyatakan oleh Hamiltonian berikut,

yang dapat meliputi beragam model seperti model Ising (simetri Z2 ) dan model XY

(simetriO(2)). Notasi ∑ yang bersesuaian dengan kisi dapat berupa kisi reguler, seperti bujur

sangkar atau jaringan kompleks. Sistem antiferomagnetik ( J ij= − 1 ) pada jaringan kompleks

menunjukkan fenomena spin glass (SG)[4]. Pers. (1) juga dapat menyatakan sistem dengan

kehadiran pengotor non-magnetik; yang realisasinya dapat berupa site dan bond dilution.

Metoda MC adalah teknik numerik paling umum dalam perhitungan mekanika statistik,

misalnya untuk studi model magnetik. Sebuah konfigurasi dari Pers. (1) memiliki kebolehjadian

yang sebanding dengan faktor Boltzman e− βE j , ( β dan E j adalah invers temperatur dan energi

konfigurasi). Besaran sentral dalam mekanika statistik adalah fungsi partisi, dimana untuk model

Ising adalah

Pada prinsipnya semua besaran lain dapat diperoleh dari fungsi partisi. Suatu model disebut

terselesaikan secara eksak jika sajian analitik Z diketahui. Sejauh ini, hanya model Ising satu dan

dua dimensi saja yang memiliki solusi eksak, model lain harus ditangani secara numerik.

Rerata termal besaran Q pada temperatur T diperoleh melalui rerata majelis sbb:

dimana pj dan g(E j) masing-masing adalah kebolehjadian sistem berada pada keadaan E j

dan fungsi rapat keadaan. Perhitungan numerik sajian (3) melahirkan berbagai varian algoritma

MC. Gagasan dasar metoda MC adalah menghitung nilai Q dengan mencuplik ruang konfigurasi

melalui proses Markov. Teknik mencuplik paling awal sekaligus paling umum adalah algoritma



Metropolis[6]. Hanya saja, algoritma ini mengalami perlambatan dinamik jika digunakan pada

model magnetik kompleks. Terdapat dua kategori algoritma MC untuk mengatasi perlambatan

dinamik yaitu (i) algoritma update spin secara berkelompok (cluster spin update) dan (ii)

pencuplikan majelis. Algoritma Swendsen-Wang[6], Wolff[7] dan pertukaran replika[8] termasuk

dalam kategori pertama; sedangkan metoda Wang-Landau[9] masuk dalam kategori kedua.

Sejumlah algoritma dan model magnetik yang ditinjau diulas dalam bagian berikutnya.

Update Spin Tunggal dan Kluster Spin

Pada bagian ini diulas algoritma Metropolis (update spin tunggal) dan update spin secara

berkelompok. Kasus yang akan ditinjau adalah model XY tak-murni, dimana konsentrasi

ketakmurnian bervariasi. Hamiltonian-nya dituliskan sbb

dimana θi adalah orientasi spin ke-i. Untuk versi diskret, misalnya model Jam 6 keadaan (6-state

Clock) maka θ=2q π /6 dengan q = 0, ..., 5. Ketakmurnian berupa bond dilution mengikuti

distribusi dengan nilai p dan (1−p ) adalah konsentrasi

keberadaan dan ketiadaan J ij . Pada update spin tunggal, konfigurasi baru diperoleh dengan

mengubah orientasi spin sesuai kebolehjadian berikut

dimana E dan E' adalah energi sebelum dan 'setelah' update. Konfigurasi yang dibangkitkan

membentuk deret waktu (time series) dengan skala MCS (MC step). Definisi 1 MCS adalah

mengunjungi setiap spin pada sistem dan meng-update berdasarkan kebolehjadian (5). Sebelum

pemilihan sejumlah konfigurasi sebagai titik sampel, dilakukan langkah equilibrasi, misalnya 100N

MCS (N adalah jumlah spin). Untuk menghindarkan korelasi antar sampel dilakukan sejumlah

MCS tambahan, misalnya 10 MCS antara titik sampel.

Pada algoritma update kluster spin, konfigurasi baru diperoleh setelah update sejumlah

spin secara bersamaan. Terdapat dua jenis algoritma update spin kluster, yaitu kluster tunggal[8]

dan multi kluster. Untuk kluster tunggal, spin dikunjungi secara acak disusul penyusunan kluster

yang kemudian di-update menurut kebolehjadian terterntu. Untuk multi-kluster, spin

dikelompokkan ke dalam sejumlah kluster kemudian di-update.



Gambar 1: Update kluster spin Ising dengan bond dilution; bulatan padat (spin +1) dan

terbuka (spin −1) (a) Konfigurasi awal dengan bond dilution. Konfigurasi (b)

dan (c) adalah langkah antara. (d) Konfigurasi hasil update.

Rincian algoritma update kluster untuk model Jam 6 keadaan kasus bond dilution (secara

skematik ditunjukkan dalam Gambar 1)

1. Spin didistribusikan pada kisi dengan tetapan gandeng Jij berkonsentrasi C (C <100%).

2. Konfigurasi yang bersesuaian dengan temperatur awal dibangkitkan.

3. Konstruksi hubungan spin bertetangga yang orientasinya sama dengan kebolehjadian

p=1− exp (− 2 βJ') sehingga terbentuk sejumlah kluster (skema Wolff).

4. Perlakukan setiap kluster sebagai satu kesatuan kemudian update secara acak.

5. Lakukan ekuilibrasi sebanyak 5000 MCS dengan mengulang langkah 3 dan 4 kemudian

Ukur energi dan besaran fisis yang dikehendaki sebanyak 50000 kali.

Algoritma Pertukaran Replika

Metoda ini menduplikasi replika tunggal (Metropolis) dan mensimulasikannya secara

paralel. Setiap replika setimbang termal dengan invers temperatur β . Distribusi kebolehjadian

sistem gabungan berada dalam keadaan

X= {X1,. . . ,Xm} Adalah



dengan Z (βm) merupakan fungsi partisi pada temperatur ke-m. Selanjutnya dapat didefinisikan

matriks pertukaran antar replika, yaitu kebolehjadian mempertukarkan konfigurasi Xm dan Xn .

Dengan menggunakan syarat kesetimbangan rinci, yang diperlukan agar sistem gabungan tetap

dalam kesetimbangan maka pada matriks peralihan

dan Pers. (6 ) diperoleh bahwa

Selanjutnya koefisien-koefisien matriks dapat dipilih sesuai algoritma Metropolis sehingga,

Hanya temperatur yang berdekatan yang dipertukarkan. Dalam paper ini disajikan kembali aplikasi

PR dalam studi model Ising antiferomagnetik pada jaringan bebas skala (JBS)[3]. Hasil dari

simulasi disajikan dalam bagian selanjutnya.

Algoritma Wang-Landau

Keunggulan algoritma WL adalah dimungkikannya perolehan nilai rerata termal besaran

fisis pada temperatur sembarang. Ide dasar dari algoritma ini adalah perolehan rapat energi g(E)

(density of states = DOS) untuk menghitung rerata termal Q. Rapat energi g(E) dihitung melalui

iterasi dengan nilai awal

g(E) = 1 untuk sumua keadaan. Keadaan baru dibangkitkan sesuai kebolehjadian Nilai eksak g(E) diperoleh saat histogram h(E) mencapai syarat rata (flatness), yaitu tidak kurang

dari nilai rerata tertentu, misalnya, 0.80. Nilai g(E) dan h(E) di-update setiap kali keadaan

bersangkutan terbangkitkan sesuai hubungan berikut

Sajian (10) dan (11) menjadikan keadaan yang DOS-nya lebih besar cenderung tidak dikunjungi.

Langkah-langkah perolehan g(E) adalah sbb

1. Tetapkan keadaan awal: konfigurasi spin, faktor iterasi = 1, rapat energi ln g(Ei) = 1 dan

histogram h(Ei) = 0..



2. Perbaharui konfigurasi menurut kebolehjadian (10) kemudian update g(E) dan h(E)

menurut Pers. (11) hingga histogram mencapai syarat rata.

3. Perkecil faktor iterasi ( f i f i /2 ) dan rescale g(E) dengan menggunakan syarat

normalisasi ∑ g(E i)= 6N

untuk model Jam enam keadaan; lalu reset histogram h(Ei) = 0

sebelum kembali ke langkah (2).

4. Lakukan langkah 1 hingga 3 hingga DOS konvergen, kemudian lakukan pengukuran

besaran fisis Q, misalnya hingga 10000 MCS.

Selain untuk perhitungan rerata termal besaran termodinamik, selisih rapat keadaan yaitu

Δg=g (E)− g (E− ΔE ) dapat digunakan mengkarakterisasi orde perubahan fase. Dalam bagian

ini didemonstrasikan perolehan Δg untuk analisis perubahan fase model Potts q keadaan dengan r

keadaan ekstra [10]. Selisih rapat keadaan ditunjukkan dalam Gambar 2 (kiri). Analisis lengkap

dari uraian ini untuk karekterisasi tingkat perubahan fase akan dipublikasikan di tempat lain.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Model XY Tak Murni

Hamiltonian model XY acak berupa bond dilution dinyatakan oleh Pers. (4). Menurut

kriteria Harris[12], keacakan dapat mengubah kategori perubahan fase suatu sistem. Disini ditelaah

pengaruh dilution terhadap PF KT. Besaran untuk deteksi keberadaan fase KT digunakan

perbandingan korelasi dengan definisi sbb

dimana fungsi korelasi g(r) untuk sistem dengan ukuran linear L bergantung pada dua nilai

perbandingan sbb

Jika nilai perbandingan r /r0 dan r0 /L dipilih tetap maka prilaku perbadingan korelasi akan

memiliki peubah penyekalaan tunggal (Pers. 13). Kurva perbadingan korelasi sebagai fungsi dari

temperatur untuk ukuran linear L berbeda menyatu pada T1 <T<T 2 yang menunjukkan fase KT.

Fase ini cenderung lenyap jika konsentrasi ikatan tidak lagi perkolasi[11].



Gambar 2: (Kiri) Selisih DOS model Potts q-keadaan (r=0), L = 32. Garis putus-putus

menunjukkan invers temperatur transisi pada batas termodinamik. (Kanan)

Perbandingan korelasi sebagai fungsi temperatur untuk berbagai konsentrasi

dilution. Fase KT bertahan sejauh keterhubungan spin masih perkolasi.

Model Spin Planar Frustrasi Penuh

Model spin planar diskret memiliki peran penting dalam studi perubahan fase sebab

menghubungkan sejumlah karya penting. Grup simetrinya merupakan generalisasi dari grup simetri

model Ising. Model ini mewarisi perubahan fase KT jika q > 4.

Gambar 3: (Kiri) Keadaan dasar model Jam frustrasi penuh. Tanda + (−) menunjukkan

chiralitas lokal. (Kanan) Perbandingan korelasi (a) Magnetik (b) Chirality.

Keberadaan frustrasi penuh menyebabkan adanya perubahan transisi ekstra, yaitu

perubahan chirality. Salah satu realisasinya adalah sistem anti-feromagnetik pada kisi segitiga

(Gambar 3 (kiri)). Menjadi perdebatan apakah dua perubahan fase ini terjadi pada temperatur yang

sama atau tidak. Perbandingan korelasi dari magnetisasi dan chiralitas yang diperoleh dari

algoritma WL mengungkapkan bahwa kedua transisi tersebut terjadi tidak bersamaan (Gambar 3

(kanan))[11].

Spin Gelas pada Jaringan Bebas Skala

SG adalah bahan magnetik random dimana konfigurasi spin tetap acak pada temperatur

rendah. Sifat ini berbeda dengan magnet biasa dimana spin-spinnya justru teratur pada temperatur



rendah. Karakterisasi keberadaan spin gelas menggunakan paremater pertindihan (overlap) sbb:

dimana replika α dan β masing-masing dibiarkan berubah terhadap waktu (MC). Jika nilai q

berhingga, berarti sistem mengalami kebekuan acak (Gambar 4). Hasil penting telaah ini adalah

bahwa sifat SG dapat pula diakibatkan oleh keterhubungan acak (random connectivity).

Gambar 4: Indikasi keberadaan fase gelas spin ditujukkan oleh nilai |q| > 0.

KESIMPULAN

Telah diuraikan beberapa model magnetik dan unsur penyusunnya yaitu spin, tetapan

gandeng dan kisi. Sejumlah algoritma MC diuraikan dan aplikasinya pada model magnetik. Hasil

yang didiskusikan merupakan kompilasi dari penelitian sebelumnya dan penelitian yang sedang

dilakukan yaitu aplikasi algoritma WL dalam karakterisasi peringkat perubahan fase model Potts q-

keadaan dengan r keadaan ekstra. Hasil lengkap dari yang disebutkan terakhir akan dipublikasikan

di tempat lain. Sistem yang ditinjau dalam paper ini adalah sistem klasik. Untuk kelengkapan

pembahasan perlu peninjauan model spin kuantum atau sistem elektronik.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis berterima kasih kepada Bansawang BJ atas diskusi dan masukannya yang berharga.

Penelitian ini didanai oleh Skema Program Riset Insentif, Pengembangan Fasilitas Komputer Grid

untuk Penelitian bahan magnetik, dengan No. Kontrak 246/M/Kp/XI/2010 dari KEMENRISTEK.

DAFTAR PUSTAKA

1. P. Ehrenfest and T. Ehrenfest, “Über zwei bekannte Einwände gegen das Boltzmannsche H-

theorem”, Phys. Z., vol 8 (1907): 311-314.

2. J. Kosterlitz and D. Thouless, “Ordering, Metastability, and Phase Transitions in Two-



Dimensional Systems”, J. Phys. C, vol 6 (1973): 1181-1203.

3. T. Surungan, Jurnal Fisika, Vol. 10, No. 1, (2010): 1-15.

4. D. P. Landau and K. Binder, A Guide to Monte Carlo Simulation in Statistical Physics,

Cambridge Univ. Press, Cambridge (2000).

5. N. Metropolis et al., “Equation of State Calculations by Fast Computing Machines", J. Chem.

Phys. Vol 21 No. 6, (1953): 1087-1092.

6. R. Swendsen and J.-S. Wang, “Nonuniversal critical dynamics in Monte Carlo simulations”,

Phys. Rev. Lett., vol 58 (1987): 86-88.

7. U. Wolff, “Collective Monte Carlo Updating for Spin System”, Phys. Rev. Lett. Vol 62,

(1989): 361-364.

8. K. Hukushima and K. Nemoto, “ Exchange Monte Carlo Method and Application to Spin

Glass Simulations”, J. Phys. Soc. Japan, vol 65 (1996): 1604-1608.

9. F. Wang and D. P. Landau, “Efficient, Multiple-Range Random Walk Algorithm to Calculate

the Density of States”, Phys. Rev. Lett. Vol 86 (2001): 2050-2053.

10. R. Tamura, S. Tanaka and N. Kawashima, “Phase Transition in Potts Model with Invisible

States”, Prog. Theor. Phys. Vol 124 (2010): 381-388.

11. T. Surungan, Y. Okabe, and Y. Tomita, “Study of the fully frustrated clock model using the

Wang–Landau algorithm”, J. Phys. A vol 37 No. 14 (2004): 4219-4230; T. Surungan and Y.

Okabe, “Kosterlitz-Thouless Transition in Planar Spin Models with Bond Dilution”, Phys.

Rev. B, vol 71 (2005): 184428-184436.

12. A. B. Harris, “Effect of Random Defects on the Critical Behaviour of Ising Models”, J. Phys.

C vol 7 (1974): 1671-1692.

digilib.unhas.ac.iddigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/digital... · 2021. 2. 16. ·...

Documents