TUGAS 1 (PENGANTAR KOMPUTASI MODERN)

Subjek Jurnal : Effect of hydrogen pair in an iron-nickel alloy embrittlement.
Link Jurnal : https://link.springer.com/article/10.1186/2193-8865-3-81

Inti Pembahasan

• Pembahasan Metal Hidrogen dan Ikatan Hidrogen.
• Masalah yang ditimbulkan dari penggetasan Hidrogen.
• Penyerapan ikatan atom hidrogen di zona kekosongan dari paduan γ-FeNi.
• Efek Hidrogen dalam struktur elektronik padat.

Metode Yang Digunakan

Metode yang digunakan pada jurnal ini adalah metode The Extended Huckel (EH )yang merupakan bagian dari metode komputasional kimia kuantum semi-empirik. Metode The Extended Huckel pada jurnal ini menggunakan kekosongan FeNi (Besi & Nikel).

Kelebihan Metode

• Perhitungan dilakukan menggunakan YAeHMOP (Yet Another extended Huckel Molecular Orbital Package)
• Mengungkapkan interaksi antar ikatan kimia, yang memungkinkan hubungan antar sistem dengan persamaan geometris dan distribusi komposisi.
• Memungkinkan bekerja dengan sistem yang mencangkup seratus logam transisi per unit sel.

Kekurangan Metode

• Metode Extended Huckel ini hanya mempertimbangkan elektron valensi.
• Salah satu efek dari hidrogen pada fraktur menyebabkan penurunan kekuatan ikatan atom. Contohnya adalah dekohesi.
• Metode EH telah berhasil digunakan untuk analisis informasi eksperimental dan korelasinya dengan data atom.
• Rentan dengan serangan Hidrogen.

Perhitungan (Komputasi) Yang Digunakan Dalam Metode

• Rumus Perhitungan

Total nilai energi adiabatik dihitung sebagai perbedaan antara sistem energi elektronik (E) ketika atom H pada jarak yang terbatas dalam jumlah yang besar dan energi yang sama ketika atom terlalu jauh dari kepadatan. Hal ini dapat dinyatakan sebagai :

• Tampilan Atom Yang Mengelilingi Zona Vacancy (Kekosongan)

• Perbandingan antara ikatan logam sebelum dan sesudah lokasi hidrogen

Hidrogen mempengaruhi area disekitar atom logam yang menyebabkan perubahan di dalam kepadatan elektorik. Kekuatan ikatan logam berubah menjadi bentuk logam-hidrogen baru. Perbandingannya dapat di lihat pada gambar dibawah ini.

Kurva COOP untuk Fe-Fe, Fe-Ni, dan Ni-Ni sebelum dan sesudah Hidrogen di adsorpsi. 

Kurva COOP untuk Fe-Fe, (a) sebelum dan (b) setelah Hidrogen di adsorpsi. 

Kurva COOP untuk Fe-Ni (c) sebelum dan (d) setelah Hidrogen di adsorpsi. 

Kurva COOP untuk Ni-Ni (e) sebelum dan (f) setelah Hidrogen di adsorpsi.

Sumber

1. 1.
   Dayal RK, Parvathavarthini N: Hydrogen embrittlement in power plant steels.Sadhana 2003, 28: 431–451. 10.1007/BF02706442
2. 2.
   Irigoyen B, Ferullo R, Castellani N, Juan A: The location of a hydrogen atom and hydrogen molecules in BCC Fe: an ASED-MO approach. Modelling Simul Mater Sci Eng 1995, 3: 319–330. 10.1088/0965-0393/3/3/003
3. 3.
   Movchan DN, Shyvanyuk VN, Shanina BD, Gavriljuk VG: Atomic interactions and hydrogen-induced γ* phase in fcc iron–nickel alloys. Phys Stat Sol (a) 2010, 207: 1796–1801. 10.1002/pssa.200925548
4. 4.
   Liang Y, Sofronis P: Micromechanics and numerical modelling of the hydrogen–particle–matrix interactions in nickel-base alloys. Modelling Simul Mater Sci Eng 2003, 11: 523–552. 10.1088/0965-0393/11/4/308
5. 5.
   Naguno M: Function of hydrogen in embrittlement of high strength steels. ISIJ Int 2001, 41: 590–598. 10.2355/isijinternational.41.590
6. 6.
   Tateyama Y, Ohno T: Stability and clusterization of hydrogen–vacancy complexes in α-Fe: an ab-initio study. Phys Rev B 2003, 67: 174105–174110.
7. 7.
   Kaxiras E, Lu G: Hydrogen embrittlement of aluminum: the crucial role of vacancies. Phys Rev lett 2005, 94: 155501–155504.
8. 8.
   Simonetti S, Pistonesi C, Brizuela G, Juan A: The multiple hydrogen location near an alpha-Fe vacancy. J Phys Chem Sol 2005, 66: 1240–1246. 10.1016/j.jpcs.2005.04.004
9. 9.
   Landrum G, Glassey W: Yet Another extended Hückel Molecular Orbital Package (YAeHMOP) Cornell University. NY: Ithaca; 2004.
10. 10.
    Hoffmann R, Lipscom W: Theory of polyhedral molecules. III. Population analyses and reactivities for the carboranes. J Chem Phys 1962, 36: 2179–2189. 10.1063/1.1732849
11. 11.
    Hoffmann R: An extended Huckel theory, I. Hydrocarbons. J Chem Phys 1963, 39: 1397–1412. 10.1063/1.1734456
12. 12.
    Whangbo M, Hoffmann R: The band structure of the tetracyanoplatinate chain. J Am Chem Soc 1978, 100: 6093–6099. 10.1021/ja00487a020
13. 13.
    Anderson A: Derivation of the extended Huckel method with correlations: one electron molecular orbital theory for energy level and structure determinations. J Chem Phys 1975, 62: 1187–1188. 10.1063/1.430562
14. 14.
    Anderson A: The influence of electrochemical potential on chemistry at electrode surfaces modeled by MO theory. J Electroanal Chem Interfacial Electrochem 1990, 280: 37–48. 10.1016/0022-0728(90)87082-U
15. 15.
    Fernandez M, Tonetto G, Crapiste G, Ferreira L, Damiani D: Hydrogenation of edible oil over Pd catalysts: a combined theoretical and experimental study. J Mol Catal A: Chem. 2005, 237: 67–79. 10.1016/j.molcata.2005.04.047
16. 16.
    Cabeza G, Castellani N, Legare P: Adsorption of gases on Pt/Ni(111) systems. Comp Mat Sci 2000, 17: 255–259. 10.1016/S0927-0256(00)00034-3
17. 17.
    Simonetti S, Lanz C, Brizuela G: Hydrogen embrittlement of a Fe-Cr-Ni alloy: analysis of the physical and chemical processes in the early stage of stress corrosion cracking initiation. Sol St Sci 2013, 15: 137–141.
18. 18.
    Simonetti S, Martirena M, Ulacco S, Brizuela G: Platinum-nickel catalyst: the effect of promoters in cis-oleic acid adsorption. Appl Surf Sci 2013, 264: 305–311.
19. 19.
    Simonetti S, Díaz Compañy A, Brizuela G, Juan A: Modeling of CN-functionalized silica as vehicle for delivery of the chemotherapeutic agent: cisplatin. Appl Phys A 2012, 109: 63–68. 10.1007/s00339-012-7124-y
20. 20.
    Dang M, Rancourt D: Simultaneous magnetic and chemical order–disorder phenomena in Fe3Ni, FeNi, and FeNi3. Phys Rev B 1996, 53: 2291–2302. 10.1103/PhysRevB.53.2291