Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Top News

Penemuan memberikan wawasan untuk mengembangkan perangkat optoelektronik dan inframerah generasi berikutnya – ScienceDaily


Dalam terobosan penelitian baru, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh University of Minnesota Twin Cities telah mengembangkan proses unik untuk menghasilkan keadaan kuantum yang merupakan sebagian cahaya dan sebagian materi.

Penemuan ini memberikan wawasan baru yang mendasar untuk mengembangkan perangkat optik dan elektronik berbasis kuantum generasi berikutnya secara lebih efisien. Penelitian ini juga dapat berdampak pada peningkatan efisiensi reaksi kimia skala nano.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature Photonics.

Ilmu kuantum mempelajari fenomena alam cahaya dan materi pada skala terkecil. Dalam studi ini, para peneliti mengembangkan proses unik di mana mereka mencapai “kopling ultrastrong” antara cahaya infra merah (foton) dan materi (getaran atom) dengan menjebak cahaya dalam lubang cincin kecil di lapisan tipis emas. Lubang ini berukuran sekecil dua nanometer, atau kira-kira 25.000 kali lebih kecil dari lebar rambut manusia.

Rongga nano ini, mirip dengan versi kabel koaksial yang sangat diperkecil yang digunakan untuk mengirim sinyal listrik (seperti kabel yang masuk ke TV Anda), diisi dengan silikon dioksida, yang pada dasarnya sama dengan kaca jendela. Metode fabrikasi yang unik, berdasarkan teknik yang dikembangkan dalam industri chip komputer, memungkinkan untuk menghasilkan jutaan rongga ini secara bersamaan, dengan semuanya secara bersamaan memamerkan kopling getaran foton yang sangat kuat ini.

“Orang lain telah mempelajari kopling kuat antara cahaya dan materi, tetapi dengan proses baru ini untuk merekayasa versi kabel koaksial berukuran nanometer, kami mendorong batas-batas kopling ultrastrong, yang berarti kami menemukan status kuantum baru di mana materi dan cahaya dapat sifat yang berbeda dan hal-hal yang tidak biasa mulai terjadi, “kata Sang-Hyun Oh, seorang profesor teknik listrik dan komputer Universitas Minnesota dan penulis senior studi tersebut. “Kopling ultra-kuat cahaya dan getaran atom ini membuka segala macam kemungkinan untuk mengembangkan perangkat berbasis kuantum baru atau memodifikasi reaksi kimia.”

Interaksi antara cahaya dan materi adalah pusat kehidupan di bumi – memungkinkan tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi dan memungkinkan kita melihat objek di sekitar kita. Cahaya inframerah, dengan panjang gelombang yang lebih panjang dari yang dapat kita lihat dengan mata kita, berinteraksi dengan getaran atom dalam material. Misalnya, saat sebuah objek dipanaskan, atom yang menyusun objek mulai bergetar lebih cepat, mengeluarkan lebih banyak radiasi infra merah, memungkinkan pencitraan termal atau kamera penglihatan malam.

Sebaliknya, panjang gelombang radiasi infra merah yang diserap oleh bahan bergantung pada jenis atom apa yang menyusun bahan dan bagaimana susunannya, sehingga ahli kimia dapat menggunakan serapan inframerah sebagai “sidik jari” untuk mengidentifikasi bahan kimia yang berbeda.

Aplikasi ini dan lainnya dapat ditingkatkan dengan meningkatkan seberapa kuat cahaya inframerah berinteraksi dengan getaran atom dalam material. Ini, pada gilirannya, dapat dilakukan dengan menjebak cahaya ke dalam volume kecil yang berisi materi. Menangkap cahaya bisa sesederhana membuatnya memantulkan bolak-balik antara sepasang cermin, tetapi interaksi yang jauh lebih kuat dapat diwujudkan jika struktur logam berskala nanometer, atau “nanocavities,” digunakan untuk membatasi cahaya pada skala panjang ultra-kecil .

Ketika ini terjadi, interaksi bisa menjadi cukup kuat sehingga sifat kuantum-mekanis cahaya dan getaran ikut bermain. Dalam kondisi seperti itu, energi yang diserap dipindahkan bolak-balik antara cahaya (foton) di nanocavities dan getaran atom (fonon) dalam material dengan kecepatan yang cukup cepat sehingga foton cahaya dan fonon materi tidak dapat lagi dibedakan. Dalam kondisi seperti itu, mode yang sangat digabungkan ini menghasilkan objek mekanika kuantum baru yang merupakan sebagian cahaya dan sebagian getaran pada saat yang sama, yang dikenal sebagai “polariton.”

Semakin kuat interaksinya, semakin asing efek kuantum-mekanis yang dapat terjadi. Jika interaksi menjadi cukup kuat, dimungkinkan untuk membuat foton dari ruang hampa, atau membuat reaksi kimia berlangsung dengan cara yang tidak mungkin dilakukan.

“Sangat menarik bahwa, dalam rezim penggandengan ini, vakum tidak kosong. Sebaliknya, ia mengandung foton dengan panjang gelombang yang ditentukan oleh getaran molekul. Selain itu, foton ini sangat terbatas dan dibagi oleh sejumlah kecil molekul,” kata Profesor Luis Martin-Moreno di Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) di Spanyol, penulis makalah lainnya.

“Biasanya, kami menganggap vakum pada dasarnya tidak ada, tetapi ternyata fluktuasi vakum ini selalu ada,” kata Oh. “Ini adalah langkah penting untuk benar-benar memanfaatkan apa yang disebut fluktuasi energi nol untuk melakukan sesuatu yang berguna.”

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online