Para ilmuwan memperkenalkan teknologi baru dengan kecepatan rana sepertriliun detik, alias 250 juta kali lebih cepat dari kamera digital biasa.
Foto Ilustrasi: rawpixels.com/FreepikRingkasan:
- vsPDF adalah kamera neutron dengan kecepatan rana sepertriliun detik yang bisa menangkap “tarian” atom dalam material secara real-time.
- Teknologi ini membedakan gangguan dinamis dari getaran biasa, mengungkap perilaku atom yang sebelumnya tersembunyi.
- Penelitian pada germanium telluride menunjukkan bagaimana gerak atom mengikuti suhu dan polaritas, membuka jalan bagi material termoelektrik yang lebih canggih.
KAMERA digital terbaik saat ini bisa membuka rana selama sekitar seperempat ribu detik—cukup cepat untuk membekukan gerakan pemain bola.
Hanya saja, kalau yang ingin ditangkap adalah tarian atom di dalam suatu material, maka kecepatan itu tidak ada apa-apanya.
Pada 2023, para ilmuwan memperkenalkan teknologi baru dengan kecepatan rana sepertriliun detik, alias 250 juta kali lebih cepat dari kamera digital biasa.
Teknologi ini memungkinkan kita mengintip fenomena penting dalam ilmu material: gangguan dinamis (dynamic disorder).
Apa itu gangguan dinamis? Bayangkan sekumpulan atom di dalam suatu material yang bergerak, bergetar, dan "menari" karena rangsangan seperti panas atau getaran.
Gerakan ini tidak sepenuhnya dipahami, tetapi sangat menentukan bagaimana suatu material berperilaku dan merespons kondisi sekitarnya.
Kamera Neutron: Melihat Tarian Atom
Teknik revolusioner ini disebut vsPDF (variable shutter atomic pair distribution function), dan alih-alih menggunakan cahaya seperti kamera biasa, vsPDF menggunakan neutron untuk “memotret” posisi atom.
Ketika neutron menabrak dan menembus suatu material, para ilmuwan bisa melacak bagaimana atom-atom di sekitarnya merespons. Variasi energi dari interaksi ini setara dengan perubahan kecepatan rana dalam fotografi biasa.
Dengan mengatur “rana neutron” ini, para ilmuwan bisa membedakan antara:
- Gangguan statis: atom hanya bergoyang di tempat (seperti latar belakang).
- Gangguan dinamis: atom benar-benar menari dan berpindah, yang punya dampak fungsional bagi material.
"Hanya dengan alat baru vsPDF inilah kita bisa benar-benar melihat sisi tersembunyi dari material ini," kata Simon Billinge, ilmuwan material dari Columbia University.
Studi pada Material Canggih: Germanium Telluride
Dalam riset ini, kamera neutron diarahkan ke germanium telluride (GeTe)—material yang populer digunakan untuk mengubah panas buangan menjadi listrik, atau sebaliknya untuk mendinginkan perangkat elektronik.
Hasilnya mengejutkan: meskipun GeTe terlihat seperti kristal stabil pada suhu berapa pun, pada suhu tinggi atom-atomnya mulai ‘menari’ lebih liar. Tarian ini mengubah gerak menjadi panas sesuai dengan arah polaritas listrik alami material tersebut.
Pemahaman lebih dalam tentang fenomena ini dapat membantu pengembangan material termoelektrik yang lebih efisien, seperti yang digunakan pada rover NASA di Mars yang harus bekerja tanpa bantuan sinar matahari.
Namun meski potensinya besar, teknik vsPDF masih dalam tahap awal dan perlu banyak pengembangan sebelum bisa digunakan secara luas di berbagai laboratorium.
"Kami yakin bahwa teknik vsPDF ini akan menjadi alat standar untuk menjembatani pemahaman antara struktur lokal dan rata-rata dalam material energi," tulis tim peneliti dalam jurnal Nature Materials.***
Sumber: Disadur dari artikel berjudul “Trillionth of a Second Shutter Speed Camera Snaps Chaos in Action” yang terbit di Science Alert.
إرسال تعليق