SIMULASI DINAMIKA MOLEKULER INTERAKSI HEMISELULOSA RUMPUT PAYUNG TERMODIFIKASI NON-THERMAL PLASMA DENGAN AIR

Abstract

Penelitian ini mengkaji secara komputasional pengaruh dosis perlakuan plasma dingin (non-thermal plasma/NTP) terhadap hidrofilisitas hemiselulosa dari rumput payung (Cyperus alternifolius) melalui simulasi dinamika molekuler (MD) sebagai fondasi ilmiah pengembangan mortar 3D Concrete Printing (3DCP) berserat alami. Delapan variasi dosis plasma (0–20 menit) disimulasikan menggunakan perangkat lunak LAMMPS dengan medan gaya OPLS-AA pada temperatur 300K dalam kotak periodik 46,83×51,73×31,37 Å yang mengandung 2.908 atom. Efek plasma dimodelkan melalui modifikasi sistematis muatan parsial atom permukaan serat. Energi interaksi hemiselulosa–air dianalisis pada fase produksi ekuilibrium dan dikonfirmasi melalui analisis Radial Distribution Function (RDF) untuk tiga pasangan atom kunci. Hasil menunjukkan energi interaksi meningkat signifikan dari −565,2 kcal/mol (pristine) hingga −986,0 kcal/mol pada dosis optimal 10 menit (+74,5%), dengan analisis RDF mengkonfirmasi peningkatan densitas ikatan hidrogen pada r ≈ 2,7–2,8 Å. Dosis di atas 10 menit menunjukkan fenomena over-treatment. Temuan ini menyediakan parameter energi permukaan kuantitatif sebagai dasar pemodelan multiskala (DEM-CFD) untuk optimasi desain nosel printer 3D berbasis mortar berserat alami termodifikasi plasma.