Dalam paradigma baru yang disebut materials-by-design, terjadi integrasi kuat yang menghubungkan desain teoritis pada tingkat atom, pemodelan material pada skala nano-mesomicro, dan manufaktur aditif, sintetis kimia, dan rekayasa proses pada skala makro. Pencapaian tingkat kontrol yang tepat atas pembuatan bahan sangat berdampak pada masyarakat kita karena hal itu berkontribusi pada kemajuan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam pengembangan teknologi yang lebih berkelanjutan, sumber energi, miniaturisasi, dan bidang sains dan teknik yang tak terhitung jumlahnya. Potensi paradigma ini muncul karena konvergensi beberapa faktor penting, yaitu teknologi manufaktur baru, teknik karakterisasi material yang lebih berkembang, metode pemodelan baru, peningkatan daya komputasi, algoritma optimasi baru, dan kecerdasan buatan.
(Jingjie Yeo et al. 2018 Phys. Scr. 93 053003)

Satu dari dua teknik komputasi yang kami gunakan dalam penelitian ini adalah density functional theory (DFT) atau teori fungsional kerapatan. DFT merupakan metoda komputasi ab-initio berbasis mekanika kuantum yang dipakai untuk mendapatkan total energi dan struktur elektronik dari suatu material pada keadaan dasar berdasarkan fungsi kerapatan elektronnya. DFT dipilih sebagai metoda simulasi karena kemampuannya dalam memprediksi panjang ikatan dan energi ikat dari suatu sistem dengan akurasi yang tinggi. Karena akurasinya yang tinggi, hasil simulasi dari DFT dapat dibandingkan secara langsung dengan hasil eksperimen. Apabila pemodelan dilakukan dengan tepat dan rinci, maka hasil simulasi dari DFT tidak hanya dapat digunakan untuk tujuan yang bersifat komparatif, tetapi juga dapat digunakan untuk tujuan yang bersifat prediktif. Perangkat lunak Vienna Ab-initio Simulation Packgae (VASP) dan Quantum Espresso adalah dua contoh software DFT yang kami gunakan. Selain itu, untuk membuat model struktur dan menganalisis hasil komputasi, kami menggunakan piranti lunak Virtual Nanolab dan Chemcraft.

Spin coating digunakan dalam proses deposisi nanoparticle sebagai sel satuan metamaterial. Metode ini memanfaatkan kecepatan putaran untuk mendistribusikan nanoparticle. Selain menggunakan untuk mendistribuskan nanoparticle, pembuatan layar tipis TiO2 juga menggunakan metode ini. Sehingga dalam pembuatan sampel nya semua proses nya menggunakan metode ini.