## STUDI TEORITIS: STRUKTUR DAN SIFAT POLIFURAN TERSUBSTITUSI SEBAGAI SEMIKONDUKTOR DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PM3

## Lazulva
Program Studi Pendidikan Kimia, Universitas Islam Negeri SUSKA Riau Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas Email: lazoelva_l154@yahoo.com

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  untuk  mempelajari  struktur  dan  sifat  elektronik  dari  polimer  furan  dan turunannya  (disubstitusi)  dengan  jumlah  cincin  furan  n  =  20  dengan  menggunakan  program  PM3. Substituen  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  berupa  atom  atau  molekul  radikal  pada  posisi  ujung. Subtituen  yang  dipelajari adalah  fenil (Ph),  radikal  heksahalobenzena (-Z),  radikal  pirol (Py)  dan  tiofen (T).. Masukan data awal furan adalah sudut ikatan awal untuk C=C-C = 105˚, C=C-H = 120˚, H-C-C = 135˚, H-C-O = 123.872˚, O-C=C = 116˚, torsion angle = 0˚ dan panjang ikatan C=C, C-C = 1,4 Å, C-O = 1,408 Å dan C-H = 1 Å. Dalam penelitian ini digunakan komputasi secara RHF ( Restrical Hartree Fock ) dengan pengoptimasi Polak Ribiere. Optimasi dilakukan dengan ketentuan berikut: spin multiplicity = 1; charge = 0; convergence limit = 0,001; iterration limit = 50; dan gradien 0,01 kCal/mol.Å. Luaran data (dalam  keadaan optimal) yang dibutuhkan adalah Binding Energy (BE adalah energi ikatan antar atom- atom  dalam  molekul),  E HOMO (  tingkat  energi highest  occupied  molecular  orbital dan  E LUMO (tingkat energi lowest occupied molecular orbital ). Sifat penghantar polimer ditentukan dari nilai ∆E atau (E gap ). Nilai E gap suatu konduktor, semikonduktor dan isolator berturut-turut adalah < 1,0 eV; 1,0 – 3,0 eV; dan > 3  eV.  Hasil  pengoptimasian  struktur  turunan  polifuran  memperlihatkan  bahwa  seluruh  substituen  yang digunakan dapat menurunkan nilai band gap (E gap ) polifuran. Nilai band gap (E gap ) ternyata dipengaruhi oleh jumlah cincin furan yang berikatan membentuk polimer. Penurunan nilai band gap yang signifikan terjadi pada jumlah monomer furan n = 1 s.d 10.

## 1. PENDAHULUAN
Sejak  beberapa  dekade  terakhir,  polimer- polimer  yang  mempunyai  ikatan  pi  terkonjugasi telah dipelajari. Hal ini berkaitan dengan dugaan adanya  sifat  elektronik  dan  sifat  optik  pada senyawa tersebut [1]. Polimer terkonjugasi murni merupakan  bahan  semikonduktor  yang  dapat didoping  sehingga  dapat  meningkatkan  sifat hantarannya  menyerupai  sifat  hantaran  logam, dan  tetap  mempertahankan  sifat  mekanik  dan prosessibilitas dari polimer. Penggunaan material ini  menawarkan  ruang  lingkup  yang  cukup  luas, diantaranya  dalam  perlengkapan  –  perlengkapan elektronik, baterai, dioda emisi cahaya, laser dan sel  surya.  Dengan  demikian  seorang  peneliti dapat  melakukan  penelitian  dimanapun  dia inginkan.  Disamping  itu  peneliti  juga  dapat mengumpulkan  data  sebanyak  yang  ia  butuhkan serta  mengekstrak  informasi  berharga  dari  data yang telah diolah [2].
Sehubungan  dengan  sifat  elektroniknya, banyak  ahli  menyatakan  bahwa  polimer-polimer dengan ikatan π terkonjugasi dan mengikat atom- atom  belerang  dapat  difungsikan  sebagai  bahan semikonduktor  atau  konduktor.  Forni et  al. , menemukan  bahwa  sifat-sifat  dari  oligomer Tiofen  dapat  dikorelasikan  dengan  sifat-sifat polimernya [3]. Nabutoki & Koezuka memprediksikan bahwa oligomer-oligomer dengan  struktur  XnYnXn  mungkin  untuk dikembangkan  sebagai  semikonduktor  baru, dimana x adalah Tiofen, y adalah pirol dan n = 3 [4].  Eka  (1999)  menyelidiki  bahwa  oligomer Tiofen mempunyai nilai energi transisi elektronik (E gap )  mendekati  3  eV.  Sedangkan  syarat  untuk suatu  bahan  semi  konduktor  energi  transisi elektroniknya  mendekati  1  eV  dan  untuk  sebuah konduktor energi transisi elektroniknya mendekati  nol  [5].  Diantara  sekian  banyak polimer  dengan  ikatan  terkonjugasi,  polifuran merupakan  salah  satu  material  yang  sangat
menarik  karena  ia  dapat  digunakan  sebagai sensor  kelembaban.  Hal  ini  disebabkan  oleh sifatnya yang sangat sensitif terhadap kelembaban  dan  sifat  tahanan  listrik  yang menurun  dengan  dengan  cepat  serta  dapat  balik lagi  apabila  ada  kontak  dengan  udara  lembab  / embun [6].
Tahun  2004,  Angelca et  al. menyelidiki nukleasi  dan  mekanisme  pembentukan  polifuran ditinjau  dari  pengaruh  elektrolit  dan  jumlah monomer  dalam  asetonitril.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mencari  hubungan  antara nukleasi  dan  mekanisme  pembentukan  polifuran dengan  parameter  dalam  proses  polimerisasi yaitu  tegangan  yang  diperlukan,  konsentrasi monomer  dan  media  elektrolit  yang  digunakan [7].
Dalam mengoptimasi geometri monomer dan oligomer-oligomer Furan dengan metoda
mekanika  kuantum semiempiric (guna  melihat kaitan  struktur  dengan  sifat  elektroniknya)  maka panjang dan sudut ikatan yang tepat antara atom- atom  penyusunnya  perlu  ditentukan.  Disini diperlukan data X-ray tentang panjang dan sudut ikatan  senyawa  sebagai  pembanding.  Akhirnya, dari  struktur  molekul  yang  optimal  ditentukan sifat  elektronik  dari  monomer  dan  oligomer- oligomer Furan serta turunannya dalam konformer  anti  dari  geometri  optimalnya.  Dari sini  didapatkan  korelasi  antara  struktur  dan  sifat elektronik,  seperti  band  gap  dan  sifat  transisi elektroniknya,  sehingga  dari  data  tersebut  bisa diketahui sifat polifuran ataupun turunannya.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Prosedur  kerja  terdiri  atas  tahapan  sebagai berikut:

## a) Membuat masukan data.
Ada  2  jenis  masukan  data,  yaitu  koordinat atom-atom  penyusun  molekul  dan  parameter atom.  Untuk  membuat  koordinat  atom  penyusun molekul,  misalnya  untuk  furan  maka  langkah yang  dilakukan  adalah  klik  menu build ,  pilih default element , lalu klik, sehingga muncul kotak dialog element table. Dalam kotak dialog tersebut klik  unsur  C,  lalu  klik close sehingga  muncul kembali jendela yang aktif.Kemudian lakukan hal
yang  sama  untuk  mengambil  unsur  O,  H  dan unsur-unsur lainnya.
Pada jendela aktif, klik di sembarang tempat, kemudian hubungan masing-masing unsur C dan C,  C  dan  O  serta  C  dan  H,  sehingga  didapatkan bentuk  siklik  seperti  yang  diinginkan  (Dalam siklik  furan  tersebut  dibiarkan  salah  satu  ikatan C-O putus). Atur panjang ikatan dengan cara klik select, klik  gambar  yaitu  pada  garis,  klik  menu edit , pilih set bond length , sehingga muncul kotak dialog set  bond  length .  Isikan  panjang  ikatan yang  diinginkan  lalu  klik OK. Setelah  semua sudut  dan  panjang  ikatan  sesuai  dengan  yang diperkirakan  sebagai  masukan  awal,  baru  ikatan C-O  yang  terputus  tadi  dihubungkan.  Dan akhirnya  didapatkan  keadaan  awal  yang  sesuai dengan Gambar 1.

## Gambar 1. Geometri awal Atom-atom dalam Furan, panjang dalam Å
Dalam penelitian ini, sudut ikatan awal untuk C=C-C = 105˚, C=C-H = 120˚, H-C-C = 135˚, H- C-O  =  123.872˚,  O-C=C  =  116˚, torsion  angle  = 0˚.
b) Memanggil data parameter atom.
Untuk  memanggil  parameter  atom-atom penyusun  molekul  tahapan  yang  dilakukan  yaitu klik  menu set  up ,  pilih semiempirica l  dan  klik, sehingga  muncul  kotak  dialog semiempirical method. Klik PM3 , lalu klik options , pilih metoda RHF ,  masukkan  nilai convergence  limit dan iteration limit. Klik OK.
c) Mengaktifkan program bekerja.
Untuk  mengaktifkan  program  bekerja:  Klik menu file, klik Start  log, sehingga  muncul  kotak dialog, isikan nama file log , dan klik OK.
d) Menjalankan program.
Untuk menjalankan program, langkah- langkah di atas sudah harus dilakukan,
selanjutnya lakukan langkah-langkah berikut klik menu compute, klik geometri  optimization sehingga  muncul  kotak  dialog semiempirical optimization ,  tentukan RMS  gradient dan maximum cycles, Klik OK. Program akan bekerja otomatis,  dan  jika  berhenti  bekerja,  klik  menu file ,  pilih stop  log. Sehingga  didapatkan  struktur furan  yang  telah  dioptimasi  yang  sesuai  dengan Gambar 2.
e)  Membaca  luaran  data  dalam  keadaan optimal.
Ada  2  jenis  luaran  data:  1.  Buka file  log dengan  notepad. Untuk  luaran  data  ini  dapat diamati  Energi,  Momen  dipol,  Grup  simetri, koordinat  kartesian, Atomic  electron  orbital population,  net  charge .  Buka file  hin dengan menggunakan  hyperChem.  Untuk  luaran  data ini dapat  diamati  panjang  ikatan,  sudut  ikatan antaratom  dan  sudut  antar  bidang  HOMO  dan LUMO.

## f) Pembuatan polimer.
Ambil  data  furan  yang  telah  dioptimasi dengan  cara  klik  menu file ,  pilih open sehingga muncul  kotak  dialog open  file .  Kemudian  ambil menu file kembali, pilih merge dan klik, sehingga muncul  kotak  dialog merge  file dan  klik  data furan  yang  kedua.  Klik  menu edit ,  pilih rotate sehingga  muncul  kotak  dialog rotate ,  ketik  nilai angle 180  untuk  konformasi  anti.  Klik  OK. Untuk mengatur torsion angle antar furan supaya 180,  klik  menu edit ,  pilih translate sehingga muncul  kotak  dialog translate. Pilih translate selection, other dan ketik nilai x dan y. Klik OK. Kemudian dioptimasi sesuai dengan prosedur d .

## Gambar 2. Geometri Akhir Atom-atom dalam Furan, panjang dalam Å menurut PM3
Adapun  skema  prosedur  yang  dipilih  dalam penelitian ini:
 Set up: semi-empirical method
a. Total charge : 0 b. Spin multiplicity : 1 c. Convergence limit: 0.001 d. Iteration limit : 50 e. Spin pairing : RHF f. State : Lowest  Start log Mechanics  print  level  =  3  ;  Quantum  print level = 3
 Compute: Geometri optimization a. Algorithm : Polak-Riebe
b. RMS gradient of = 0,01 kCal/(mol Ǻ)
 Stop log
Selain  data  di  atas,  juga  dibutuhkan  nilai Highest  Occupied  molecular  Orbital (HOMO) dan Lowest Occupied Molecular Orbital (LUMO)  yang  diperoleh  dari  hasil  optimasi molekul  polifuran  dengan  program  PM3.  Nilai HOMO dan LUMO digunakan untuk menentukan  sifat  elektronik  molekul  yang dihubungkan  dengan  nilai  band  gap  (∆E).  Nilai band gap di cari dengan menggunakan persamaan berikut:
(1)
dimana  E HOMO adalah  energi  orbital  tertinggi yang  berisi  elektron,  dan  E LUMO adalah  energi orbital  terendah  yang  tidak  terisi  elektron.  Jika ∆E > 3 eV, molekul bersifat isolator, ∆E = 1 – 3 eV,  molekul  bersifat  semikonduktor  dan  ∆E  <  1 eV, molekul bersifat konduktor. Untuk menentukan  seberapa  besar  ketepatan  metoda yang  digunakan,  maka  nilai overestimate harus ditentukan  dengan  menggunakan  persamaan berikut
(2) dimana (∆E) PM3 adalah  band  gap  metoda
PM3, (∆E) literatur adalah band gap literatur. Sistem yang dipelajari adalah polimer furan (Fu n , dimana Fu = furan dan n = jumlah cincin furan 1 s/d 20). Monomer  furan  berikatan  satu  dengan  yang  lain melalui atom Cα dengan konformasi anti ( atom O  diletakkan  berlawanan  yaitu  pada  posisi  θ  = 180 o ).  Polimer  turunan  furan  konformasi  anti (furan  yang  atom  H  posisi  Cα  nya  di  substitusi
dengan substituen fenil (Ph), radikal heksahalobenzena  (-Z),  radikal  pirol  (Py)  dan tiofen (T).

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Optimasi  Polimer  Furan .  Penelitian  ini dilakukan  dalam  beberapa  tahap  pengerjaan, yaitu  mengamati  perubahan  struktur,  panjang ikatan, dan sudut ikatan
Gambar 3. Geometri akhir polifuran dengan jumlah cincin furan n = 6
molekul polifuran murni dan turunannya (polifuran dengan substituen tertentu). Kemudian menganalisa  data  seperti  sudut  ikatan,  panjang ikatan,  perubahan  nilai  energi  transisi  elektronik (E gap ),  dan  energi  ikatan  ( Binding  Energy, BE) untuk  mendapatkan  sifat–sifat  elektronik  dari polifuran dan turunannya.
Hasil  optimasi  furan  dengan  menggunakan program  PM3  (Gambar  3)  memperlihatkan bahwa dalam kondisi optimal model ini termasuk kedalam  grup  simetri  C 2v ,  C 2h dan  CS.  Menurut Oskuz,  grup  simetri  yang  dimiliki  oleh  oligomer berdasarkan  nilai  HOMO dan  LUMO-nya,  dapat dikategorikan ke dalam grup simetri C 2h atau C 2v tergantung pada jumlah monomernya genap atau ganjil [8].
Dari  hasil  yang  didapatkan  terlihat  bahwa cincin  furan  dengan  n  ganjil  mempunyai  grup simetri  C 2v dan  cincin  furan  dengan  n  genap mempunyai  grup  simetri  C 2h .  Hal  ini  sesuai dengan  hasil  yang  dikerjakan  oleh  Oskuz  (2004) dengan jumlah cincin furan n = 6. Selain itu jarak ikatan  antar  monomer  furan  (Fu)  yang  telah  di optimasi  hampir  konstan  yaitu  1,439  Å  [8]. Perbedaan BE substituen antara dua polimer yang berurutan  dari  polifuran  murni  berkisar  dari  - 847,991 s.d -848,124 kcal/mol.
Hal  ini  menunjukkan  bahwa  dalam  proses pembentukan  ikatan  antar  monomer  yang berurutan  akan  mengalami  kenaikan  energi  yang bernilai  sama.  Pada  molekul  Fu  dengan  n  =  1  –
10  dimana  n  ganjil  mempunyai  grup  simetri  C 2v dan n genap mempunyai grup simetri C 2h kecuali pada  n  =  6  dan  n  =  8  mempunyai  grup  simetri CS.  Dapat  dikatakan  bahwa  sistem  oligomer  Fu dengan  konformasi  anti  memiliki  geometri planar.  Oksuz,  juga  mendapatkan  hasil  yang sama dengan mempelajari oligomer poliheterosiklik  (  furan,  tiopen,  pirol)  dengan jumlah monomer n = 6 [8]. Sedangkan untuk n = 11  s.d  20  mempunyai  grup  simetri  CS,  hal  ini menandakan  bahwa  molekul  polifuran  dengan  n ≥ 10 kurang planar.
Gambar 4. Kurva korelasi nilai Egap terhadap jumlah cincin polifuran murni
Pada Gambar 4 terlihat bahwa ada hubungan antara  jumlah  monomer  furan  dengan  nilai  band gap  (E gap ).  Semakin  banyak  jumlah  monomer furan  maka  nilai  HOMO  dan  LUMO  semakin turun  yang  mengakibatkan  nilai  band  gap  (E gap ) juga  semakin  turun.  Penurunan  nilai  E gap yang signifikan  terjadi  pada  jumlah  monomer  n  =  1  - 10 dengan nilai E gap adalah 6.687 eV. Sedangkan pada  n  =  12  s/d  20  penurunan  nilai  E gap sangat kecil  dan  bisa  dikatakan  relatif  konstan.  Hal  ini disebabkan  oleh  efek  atom  oksigen  pada  cincin furan yang bersifat
menarik  elektron  sehingga  aliran  elektron  yang berkonjugasi terpengaruh, akibatnya aliran elektron  menjadi  agak  lambat.  Nilai  E gap 6,687 dijadikan  sebagai  limit  E gap dari  molekul polifuran murni karena perubahan nilai E gap untuk jumlah  cincin  furan  n  >  10  tidak  terlalu signifikan.
Optimasi  Sistem  Ph-Fu n -Ph  atau  Fu n (Ph) 2. Sistem Fu n (Ph) 2 dengan n ganjil dari cincin furan 1  s.d  10  memiliki  grup  simetri  C 2v sedangkan  n genap  memiliki  grup  simetri  C 1 dan  CS.  Pada cincin  furan  dengan  n  ≥  10  sistem  Fu n (Ph) 2 memiliki  grup  simetri  CS.  Hal  ini  menandakan
bahwa  molekul  kurang  planar  terutama  sekali cincin furan n ≥ 10. Selain itu juga dapat dilihat nilai  BE  substiuen  sistem  Fu n (Ph) 2 hampir  sama yaitu  berkisar  1208,282  –  1208,445  kkal/mol. Nilai  BE  sistem  lebih  besar  dari  BE  polifuran murni.  Sehingga  dalam  pembentukan  ikatan polimer  dengan  substituen  Ph  membutuhkan energi  yang  besar.  Gambar  5  memperlihatkan perubahan  E gap dari  polifuran  cincin  1  s.d  20 dengan  dan  tanpa  substituen  fenil.  Penambahan substituen  fenil  dapat  menurunkan  nilai  E gap dari polifuran. Penurunan yang tajam terjadi pada n = 1  s.d  6  dan  untuk  n  ≥  6  turun  perlahan  sampai pada  limit  tertentu.  Limit  E gap untuk  sistem Fu n (Ph) 2 adalah  6,652  eV.  Nilai  E gap ini  lebih rendah  dari  E gap polifuran  murni,  hal  ini  berarti bahwa penambahan substituen fenil cukup efektif untuk menurunkan E gap molekul polifuran.
Gambar 5. Kurva korelasi nilai Egap terhadap cincin polifuran dengan substituen fenil.
Optimasi Sistem Z-Fu n -Z atau F n (Z) 2 dan Fu n - Z-Fu n. Grup  simetri  dari  polifuran  dengan substituen  heksahalobenzena  pada  posisi  ujung adalah  C 2v ,  C 2h ,  CS,  C 2 dan  C 1 .  Terlihat  bahwa molekul  polifuran  yang  tersubstitusi  dengan heksahalobenzena  pada  posisi  ujung  mengalami perubahan  yaitu  cenderung  melengkung  karena sudut  ikatan  antara  monomer  furan  dengan monomer  berikutnya  semakin  besar  (sudut  O-C- C).
Pada  substituen  heksaiodobenzena  molekul tidak  satu  bidang  lagi  membentuk  sudut  (tegak terhadap  bidang).  Hal  ini  disebabkan  oleh perbedaan  tarikan  elektron  dan  terdelokalisasi pada  molekul  heksahalobenzena  serta  massa molar molekul heksahalobenzena yang besar.
Perubahan  nilai  E gap dari  polifuran  cincin  1 s.d 20 dengan substituen heksahalobenzena posisi
ujung dapat dilihat pada Gambar  6. Penambahan substituen  heksahalobenzena  secara  umum  dapat menurunkan nilai E gap polifuran. Penurunan yang sangat signifikan terjadi pada substituen heksafluorobenzena hingga mencapai nilai terendah  yaitu  6,295  eV  dengan  simetri  C 2h . Namun  untuk  nilai  limit  E gap harus  di  ambil dengan  jumlah  cincin  yang  sama  yaitu  n  =  10 adalah  6,331  eV  dan  merupakan  nilai  yang terendah  dari  substituen  halobenzena  yang lainnya.
Sedangkan  substituen  heksaiodobenzena terjadi kenaikan nilai E gap dari n = 1 menuju n = 2 kemudian  turun  kembali  hingga  mencapai  limit 6,552  eV.  Hal  ini  disebabkan  oleh  perbedaan kestabilan  substituen.  Karena  ikatan  yang  terjadi antara  C  benzena  dengan  F  lebih  kuat dibandingkan  dengan  Cl,  Br  dan  I  yang disebabkan  kelektronegatifannya  yang  besar. Akibatnya  ikatan  yang  terjadi  akan  lebih  sulit untuk  diputuskan.  Heksahalobenzena  termasuk pendorong  elektron  namun  gugus  halogen  yang berikatan  dengan  benzena  mengakibatkan  inti benzena terdeaktivasi sehingga inti benzena lebih stabil.  Selain  itu  Nilai  limit  E gap untuk heksaklorobenzena dan heksabromobenzena adalah 6.667 dan 6.579 eV, dimana nilainya lebih rendah dari nilai E gap polifuran murni.
Gambar 6. Kurva korelasi nilai Egap terhadap cincin polifuran murni dan polifuran dengan substituen molekul heksahalobenzena posisi ujung
Polifuran substituen heksahalobenzena posisi  tengah  mempunyai  grup  simetri  C 2h ,  CS, C 1 ,  C 2 dan  C I .  Grup  simetri  C 2h umumnya terdapat pada setiap substituen heksahalobenzena pada  cincin  polifuran  n  =  2  dan  4  kecuali  untuk heksafluorobenzena juga terdapat pada n = 8, 12
dan 14. Hal ini berarti bahwa polifuran substituen heksahalobenzena  tidak  akan  planar  dengan bertambahnya  cincin  polifuran.  Dari  geometri yang terbentuk, molekul polifuran tidak sebidang dengan substituen heksahalobenzena (tegak lurus terhadap bidang ). Penurunan nilai E gap polifuran yang  signifikan  masih  terjadi  pada  substituen heksafluorobenzena hingga mencapai limit 6,229 eV.
Untuk sistem heksaklorobenzena dan heksaiodobenzena  penurunan  nilai  E gap yang signifikan terjadi pada jumlah cincin furan 2 s.d 6 (Gambar  7).  Sistem  heksafluorobenzena  dan heksabromobenzena secara keseluruhan memiliki nilai E gap yang lebih rendah dibandingkan dengan
polifuran murninya. Secara umum, heksahalobenzena  dapat  menurunkan  nilai  E gap tapi menyebabkan terjadinya perubahan geometri molekul  sehingga  tidak  planar  lagi.  Hal  ini menyebabkan  sistem  tersebut  kurang  baik digunakan sebagai semikonduktor.
Gambar 7. Kurva korelasi nilai Egap terhadap cincin polifuran murni dan polifuran dengan substituen molekul heksahalobenzena posisi tengah
Optimasi  Sistem  Py-Fu n -Py  atau  Fu n (Py) 2 . Data  hasil  optimasi  polifuran  dengan  substituen pirol  posisi  ujung  sistem  Fu n (Py) 2 .  dilihat  bahwa ada keteraturan secara umum dalam grup simetri substituen  pirol,  dimana  untuk  n  ganjil  memiliki grup  simetri  C 2v dan  n  genap  memiliki  grup simetri  C 2h .  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  sistem Fu n (Py) 2 planar  dibandingkan  substituen  yang lain.  Hal  yang  sama  juga  terjadi  pada  substituen metil. Selain itu dapat dilihat nilai BE substituen hampir  sama  yaitu  berkisar  dari  925,555  –
922,655  kkal/mol.  Dilihat  dari  energinya  yang tinggi, reaksi pembentukan ikatan sulit terbentuk
Gambar 8. Kurva korelasi nilai Egap terhadap cincin polifuran murni dan polifuran dengan substituen pirol
Gambar  8  memperlihatkan  perubahan  nilai E gap polifuran  cincin  1  s.d  20  dengan  substituen pirol.  Penambahan  substituen  pirol  pada  posisi ujung dapat menurunkan nilai E gap dari polifuran murni.  Penurunan  yang  signifikan  terjadi  pada cincin n = 1 s.d 6 dan cincin dengan n ≥ 6 turun perlahan  sampai  pada  limit  tertentu.  Limit  Egap sistem  Fu n (Py) 2 adalah  6,623  eV.  Nilai  ini  lebih rendah  dibandingkan  dengan  nilai  E gap polifuran murni  tetapi  lebih  tinggi  dari  nilai  E gap sistem Fu n (NH 2 ) 2. Hal  ini  berarti  sistem  Fu n (Py) 2 bisa digunakan sebagai bahan semikonduktor.
Optimasi  Sistem  (T-Fu) n dan  Sistem  (Fu-T) n . Hasil  optimasi  sistem  (T-Fu) n dan  (Fu-T) n .  Grup simetri  dari  sistem  (T-Fu)n  dan  (Fu-T)n  adalah CS  dan  C 2v .  Kedua  sistem  ini  mempunyai keteraturan  grup  simetri  yaitu  CS  untuk  sistem (T-Fu) n dan (Fu-T) n dengan jumlah cincin T = Fu dan  grup  simetri  C 2v untuk  T  >  Fu  atau  Fu  >  T. Kedua  sistem  (T-Fu) n dan  (Fu-T) n bentuknya cenderung melengkung dengan semakin banyaknya cincin T dan F yang berikatan. Hal ini berarti  sitem  ini  tidak  lagi  berbentuk  planar. Atom  O  dan  S  yang  bersifat  elektronegatif berkemungkinan  besar  akan  berikatan  dengan  H dari cincin sehingga  membentuk ikatan hidrogen intramolekul  (Wikipedia, polimer 2007).  Ikatan yang  terbentuk  akan  menyebabkan  struktur  dari polimer  akan  mengalami  perubahan.  Semakin banyak  cincin  furan  atau  tiopen,  maka  struktur molekul akan melengkung. Dengan terbentuknya ikatan  hidrogen,  maka  kelarutannya  akan
berkurang  dalam  pelarut  organik  dan  struktur memiliki massa molekul relatif yang cukup besar. BE  substituen  dari  sistem  ini  cenderung  naik dengan penambahan jumlah cincin furan ataupun tiopen  yaitu  dari  409.659  s.d  1622.245  kcal/mol untuk  T-Fu  dan  409.659  s.d  2046.221  kcal/mol untuk sistem Fu-T.
Gambar 9. Kurva korelasi nilai Egap terhadap cincin polifuran murni dan kombinasi furan-tiopen
Pada  Gambar  9  memperlihatkan  perubahan nilai  E gap dari  sistem  (T-Fu) n dan  (Fu-T) n . Komposisi dari furan dan tiopen dalam sistem (T- Fu) n dan  (Fu-T) n efektif  untuk  menurunkan  nilai E gap polifuran  dengan  nilai  6.458  dan  6.459  eV. Namun  komposisi  sistem  (T-Fu) n dan  (Fu-T) n yang  cenderung  melengkung  (tidak  planar) dengan pertambahan cincin furan / tiopen kurang bagus untuk bahan semikonduktor.
Pada  sistem  polifuran  murni  (Fu n )  yang diselidiki  ternyata  sistem  dengan  jumlah  cincin furan n = 1 s/d 3 memiliki nilai E gap > 3 dan n = 4 s/d  20  memiliki  nilai  E gap <  3.  Hal  ini  berarti furan,  bifuran  dan  terfuran  bersifat  isolator sedangkan untuk n = 4 (quarterfuran) hingga n = 20  sitem  bersifat  semikonduktor.  Namun,  untuk jumlah  cincin  furan  n  >  10  sistem  memiliki geometri  yang  kurang  planar.  Sehingga  sistem akan lebih efektif digunakan sebagai semikonduktor  organik  adalah  furan  dengan jumlah  cincin  furan  n  ≤  10  (oligofuran).  Karena semikonduktor  organik  yang  diinginkan  adalah yang  memiliki  geometri  planar  dan  E gap yang rendah [9].
Nilai  band  gap  (E gap )  sistem  turunan polifuran  (1  atau  2  atom  H  furan  pada  Cα  di substitusi  dengan  substituen  tertentu)  juga
mengalami  penurunan.  Untuk  semua  sistem turunan polifuran dengan jumlah cincin n = 1 s/d 3 secara umum memiliki nilai E gap > 3 dan n = 4 s/d  20  memiliki  nilai  E gap <  3.  Berdasarkan geometri  turunan  polifuran  hasil  penelitian didapatkan geometri molekul sebagai berikut: 1. Fenil  dengan  bentuk  sistem  Ph-Fu n -Ph  (Ph  = fenil)  memiliki  geometri  planar  untuk  jumlah cincin furan n = 1 s/d 10.
2. Radikal  heksahalobenzena  yang  kehilangan atom H nya a. Radikal heksahalobenzena yang kehilangan  satu  atom  halogennya  dengan bentuk sistem Z-Fu n -Z {Z = heksahalobenzena, Z= FB (heksafluorobenzena), CB (heksaklorobenzena), BB (heksabromobenzena) dan IB (heksaiodobenzena)}  memiliki  geometri kurang planar. b. Radikal heksahalobenzena yang
kehilangan  dua  atom  halogennya  dengan bentuk sistem Fu n -Z-Fu n memiliki geometri kurang planar.
3. Radikal  pirol  yang  kehilangan  atom  H  nya dengan  bentuk  sistem  Py-Fu n -Py  (Py  =  pirol) memiliki geometri yang planar
4. Radikal  tiofen  /  furan  dengan  sistem  (T) n Fu.
(T  =  tiofen)  dan  (Fu) n T  memiliki  geometri yang kurang planar dan cenderung melengkung.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  studi  mengenai  penggunaan metoda PM3 untuk mempelajari struktur dan sifat polifuran, maka dapat disimpulkan bahwa hampir semua sistem yang dipelajari bersifat semikonduktor.  Hasil  pengoptimasian  struktur turunan polifuran memperlihatkan bahwa seluruh substituen  yang  digunakan  dapat  menurunkan nilai  band  gap  (E gap )  polifuran.  Nilai  band  gap (E gap )  ternyata  dipengaruhi  oleh  jumlah  cincin furan  yang  berikatan  membentuk  polimer. Semakin  banyak  jumlah  cincin  furan  maka keefektifan  substituen  dalam  menurunkan  band gap  relatif  kecil.  Penurunan  nilai  band  gap  yang signifikan  terjadi  pada  jumlah  monomer  furan  n =  1  s.d  10.  Optimasi  dengan  metoda  PM3
memiliki nilai overestimate berkisar dari 3,612 – 4,269 eV

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Espoti, A. S, and M. Brandle, (1997), A Density Functional Study of The Vibrations of Three Oligomer  of  Thiophene, J.  Phys.  Chem.,  A , 101:7283-7291.
Adant,  C.,  and  M.  Dupuis  (1997,  An  Ab  Initio and Semiempirical Study of of The First and ThirdOrder  Polarizabilities  in  Benzene  and Thiophene  Derivater:  Electron  Corrrelation Effect, J. Phys. Chem ., 101: 3025-3031.
Forni, Alessandra, Sironi, Maurizio and
Raimondi, Mario, (1997), Theoritical Investigation  of  Thiophene  Oligomers:  A
Spin-Coupled  Study., J.  Phys.  Chem.,  A ,
101: 4437-4443.
Nabutoki,  and  Koezuka,  (1996),  Molecular
Orbital  Study  on  Electron  Confinement Characteristics in Heteroaromatic
Oligomers, J. Phys. Chem ., 100: 6451-6455. Hong,  Sung  Y.,  and  Song,  M.,  Jung,  (1997),
Quantum-Chemical  Study  of  Geometrical and  Electronic  Structure  of  Thiphene-Based
Bicyclic Polymers, J. Phys. Chem., B , 1101: 10248-10253.
Blanca, E., I. Carrillo, M. J. Gonzalez-Tejera and I. Hermandez-Fuentez. 2000. J. polym. Sci., part. A: Polymer Cehmistry, 38: 291.
Oskuz,  Nevin,  (2004), Quantum  Chemical  Study of Geometrical and Electronic Structures of
Aromatic Five-Membered Heterocyclic Oligomers  in  The  Ground  and  Lowest Singlet Excited States ., Middle East Technical University
Angelca  de  Valle,  M.,  R.  D.  Fernando  and  J.  C. Bernede  (2004),  Nucleation  and  Growth mechanisms  of  Poly(furan).  Effect  of Electrlyte  and  Monomer  Concentration  in Aceetinitrile. J.  Braz.  Chem.  Soc .,  15:  272- 276.
Reyes, R. V., L. D. Mercado, J. Anaya-Gil, A. G. Marrugo and E. Martinez, (2008), Theoritical study  to  Evaluate  Polyfuran  Electrical Conductivity  and  Methylamine,  Methoxy Substituent Effects, J. Mol. Struct.
(THEOCHEM).