Ahli kimia dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan fisikawan dari Universitas Stuttgart bekerja sama untuk mengembangkan model baru untuk menggambarkan pengorganisasian mandiri molekul yang dikontrol secara elektrokimia. Proyek Jerman-Amerika didanai oleh MIT Global Seed Fund.
Molekul terus-menerus berinteraksi satu sama lain dan dengan demikian dapat menyusun dirinya sendiri secara independen menjadi struktur yang teratur. “Misalnya untuk membentuk krim kocok,” kata Thomas Speck, Kepala Institut Fisika Teoritis IV. “Gelembung udara terbentuk saat mengocok krim. Melalui pengorganisasian molekuler, molekul lemak dan protein membentuk jaringan di sekitar gelembung udara ini. Struktur busa tercipta.” Krim kocok tentu saja hanyalah salah satu dari banyak contoh, kata Speck. “Pengorganisasian mandiri molekuler adalah salah satu prinsip pengorganisasian mendasar di alam dan juga berada di balik struktur yang sangat kompleks seperti tubuh manusia.”
“Semakin baik kita memahami pengorganisasian mandiri molekuler, semakin besar kemungkinan suatu hari nanti kita dapat secara aktif mengontrol proses tersebut dan menggunakannya untuk mengembangkan teknologi baru,” kata Speck. Sifat kimia dan fisik molekul bertanggung jawab atas pengorganisasian molekuler. Namun, masih banyak pertanyaan yang belum terjawab mengenai apa yang memicu proses tersebut dan cara kerjanya secara detail.
Di sinilah proyek gabungan antara Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan Universitas Stuttgart berperan. Sejak Mei 2025, Institute for Theoretical Physics IV telah bekerja sama dengan ahli kimia dari MIT mengenai metode dan model baru yang akan membantu untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang pengorganisasian mandiri molekuler.
Secara khusus, para peneliti mengamati lebih dekat proses elektrokimia, yaitu proses yang dipicu oleh tegangan listrik atau perubahan muatan. Pengorganisasian molekuler yang dikontrol secara elektrokimia antara lain memainkan peran sentral dalam pengoperasian baterai. “Penelitian dasar kami dapat menjadi dasar untuk pengembangan superkapasitor baru, yang akan mempercepat pengisian baterai kendaraan secara signifikan, misalnya,” kata Speck.
Kerja sama ini diprakarsai oleh MIT: “Profesor Adam Willard, yang saya kenal secara pribadi sejak masa pascadoktoral, mendekati saya. Dia melakukan penelitian di MIT tentang pengorganisasian ion dan struktur elektrolit menggunakan simulasi komputer. Di sini, di Institute for Theoretical Physics IV, kami menggunakan metode teoritis fisika non-ekuilibrium statistik untuk menjelaskan fenomena dinamis. Dengan menggabungkan kedua bidang keahlian, kami memperoleh wawasan baru.”
Proyek Jerman-Amerika ini terlaksana berkat MIT Global Seed Fund. Tujuan dari dana ini adalah untuk memperdalam hubungan antara MIT dan Universitas Stuttgart melalui proyek bersama dan untuk mengidentifikasi dan memanfaatkan sinergi. Dana tersebut menyediakan pembiayaan awal hingga 25.000 dolar per proyek. “Kami dapat menggunakan dana tersebut untuk membiayai perjalanan penelitian ke AS dan Jerman. Hal ini memungkinkan terjadinya pertukaran yang intensif dan memberikan dorongan yang berharga bagi kolaborasi ini,” kata Thomas Speck. “Bagi para ilmuwan muda yang terlibat, kunjungan penelitian juga merupakan kesempatan baik untuk pengembangan profesional dan pribadi.”
Selain Willard dan Speck, tim proyek langsung terdiri dari seorang mahasiswa doktoral dari MIT dan seorang mahasiswa doktoral dari Stuttgart. Peneliti lain juga akan dilibatkan. Proyek ini dijadwalkan berjalan selama satu setengah tahun, dan selama waktu tersebut direncanakan akan diadakan lokakarya bersama untuk kedua kelompok penelitian di Stuttgart, yang akan memberikan banyak ruang untuk pertukaran profesional dan pengembangan ide bersama.
