Efek Baru dalam Sistem Konduktif Dua Dimensi

  • Share
Experts Identify a New Effect in Two-Dimensional Conductive Systems.

Sekelompok peneliti dari Laboratorium Cavendish, bersama dengan rekan kerja mereka di Universitas Augsburg (Jerman) dan Lancaster, telah menemukan efek fisik baru ketika sistem elektron dua dimensi dikenai gelombang terahertz.

Pakar Mengidentifikasi Efek Baru dalam Sistem Konduktif Dua Dimensi.
Wladislaw Michailow menunjukkan perangkat di ruang bersih dan detektor terahertz setelah fabrikasi. Kredit Gambar: Wladislaw Michailow.

Profesor David Ritchie menjelaskan apa sebenarnya gelombang terahertz itu.

Kami berkomunikasi menggunakan ponsel yang memancarkan radiasi gelombang mikro dan menggunakan kamera inframerah untuk penglihatan malam. Terahertz adalah jenis radiasi elektromagnetik yang terletak di antara radiasi gelombang mikro dan inframerah, tetapi pada saat ini, ada kekurangan sumber dan detektor jenis radiasi ini, yang murah, efisien, dan mudah digunakan. Ini menghalangi meluasnya penggunaan teknologi terahertz.

David Ritchie, Profesor dan Kepala, Grup Fisika Semikonduktor, Laboratorium Cavendish, Universitas Cambridge

Pada tahun 2002, peneliti dari kelompok Fisika Semikonduktor, bekerja sama dengan peneliti dari Pisa dan Torino di Italia, adalah yang pertama menggambarkan pengoperasian laser kaskade kuantum pada frekuensi terahertz. Sejak saat itu, tim terus memeriksa dan mengembangkan perangkat terahertz fungsional yang menggabungkan metamaterial sebagai modulator, dan juga jenis detektor baru.

Misalkan kurangnya perangkat yang dapat digunakan telah diselesaikan. Dalam hal ini, radiasi terahertz dapat diterapkan di bidang keamanan, ilmu material, komunikasi, dan kedokteran. Gelombang Terahertz, misalnya, dapat digunakan untuk menggambarkan jaringan kanker yang tidak terlihat dengan mata telanjang.

Mereka dapat digunakan dalam generasi baru pemindai bandara yang cepat dan aman yang dapat membedakan obat-obatan dari obat-obatan terlarang dan bahan peledak, serta memfasilitasi komunikasi nirkabel yang lebih cepat daripada yang tersedia saat ini.

Dr Wladislaw Michailow merinci apa sebenarnya penemuan ini.

Kami sedang mengembangkan jenis detektor terahertz baru, tetapi ketika mengukur kinerjanya, ternyata menunjukkan sinyal yang jauh lebih kuat daripada yang diharapkan secara teoritis. Jadi kami datang dengan penjelasan baru.

Dr. Wladislaw Michailow, Penulis Pertama Studi dan Peneliti Junior, Trinity College Cambridge

Menurut para peneliti, penjelasannya terletak pada cara cahaya berinteraksi dengan materi. Materi mengambil cahaya dalam bentuk partikel tunggal yang disebut foton pada frekuensi tinggi. Einstein mendalilkan interpretasi ini, yang menjadi dasar mekanika kuantum dan menjelaskan efek fotolistrik.

Fotoeksitasi kuantum ini adalah bagaimana kamera di smartphone mendeteksi cahaya, dan juga bagaimana sel surya menghasilkan listrik dari cahaya.

Efek fotolistrik yang terkenal melibatkan foton insiden yang melepaskan elektron dari bahan konduktif—logam atau semikonduktor. Dalam kasus tiga dimensi, foton dalam kisaran ultraviolet atau sinar-X dapat mengeluarkan elektron ke dalam ruang hampa, atau mereka dapat dilepaskan ke dalam dielektrik di pertengahan inframerah hingga kisaran yang terlihat. Penemuan metode fotoeksitasi kuantum dalam kisaran terahertz yang hampir identik dengan efek fotolistrik adalah hal yang baru.

Fakta bahwa efek seperti itu dapat ada dalam gas elektron dua dimensi yang sangat konduktif pada frekuensi yang jauh lebih rendah belum dipahami sejauh ini, tetapi kami telah dapat membuktikannya secara eksperimental..

Dr. Wladislaw Michailow, Penulis Pertama Studi dan Peneliti Junior, Trinity College Cambridge

Seorang rekan kerja dari Universitas Augsburg di Jerman menciptakan teori kuantitatif tentang efek, dan tim peneliti menerbitkan pengamatan mereka di jurnal bergengsi. Kemajuan Ilmu Pengetahuan.

Fenomena itu dinamai “efek fotolistrik dalam pesawat” oleh para peneliti. Para peneliti menjelaskan beberapa keuntungan menggunakan efek ini untuk deteksi terahertz dalam makalah yang sesuai. Besarnya respons foto yang dihasilkan oleh radiasi terahertz insiden oleh “efek fotolistrik dalam bidang” jauh lebih besar daripada yang diantisipasi dari mekanisme lain yang sebelumnya diketahui menghasilkan respons foto terahertz.

Akibatnya, para peneliti percaya bahwa efek ini akan memungkinkan pembangunan detektor terahertz dengan sensitivitas yang jauh lebih tinggi.

Prof Ritchie menyatakan, “Ini membawa kita selangkah lebih dekat untuk membuat teknologi terahertz dapat digunakan di dunia nyata.”

Studi ini didanai oleh proyek EPSRC HyperTerahertz (no. EP/P021859/1) dan hibah no. EP/S019383/1, Yayasan Schiff dari Universitas Cambridge, Trinity College Cambridge, dan program penelitian dan inovasi Uni Eropa Horizon 2020 Graphene Core 3 (hibah no. 881603).

Referensi Jurnal:

Michaellow, W. dkk. (2022) Efek fotolistrik dalam pesawat dalam sistem elektron dua dimensi untuk deteksi terahertz. Kemajuan Ilmu Pengetahuan. doi.org/10.1126/sciadv.abi8398.

Sumber: https://www.cam.ac.uk/

  • Share

Leave a Reply

Your email address will not be published.