MEGA2D: Terobosan Inovatif dalam Manipulasi Material 2D untuk Teknologi Masa Depan

SEBUAH penelitian inovatif baru-baru ini membawa terobosan besar dalam sebuah ilmu material. Alat yang disebut MEGA2D ini, memungkinkan ilmuwan memutar dan memanipulasi lapisan material 2D yang sangat tipis dengan presisi tinggi. 

Temuan tersebut membantu dalam pengembangan teknologi elektronik, optik, hingga komputasi kuantum.

Melansir dari Scitech Daily, sebuah makalah terbaru di Nature menjelaskan keunggulan perangkat kecil ini. Alat ini dapat menggantikan metode tradisional yang memerlukan pembuatan perangkat terpisah untuk setiap percobaan. Dengan adanya penemuan ini, proses penelitian menjadi jauh lebih efisien. Selain itu, eksplorasi materi material menjadi jadi lebih mudah.

Baca juga : Penuh Teka-Teki, Ilmuwan Yakin Temukan Portal Dimensi Kelima

Awal Mula Penemuan Twistronik 

Enam tahun lalu, sebuah penemuan besar merevolusi fisika material terkondensasi. Para ilmuwan menemukan dengan memutar lapisan graphene pada sudut tertentu, sifat-sifat listrik material tersebut dapat diubah. Dari situlah ditemukan istilah untuk bidang baru bernama “twistronik.”

Dalam penelitian yang dipublikasikan pada 2018, Yuan Cao, yang saat itu merupakan mahasiswa pascasarjana di Massachusetts Institute of Technology (MIT) harus mengemban tugas sebagai salah satu penulis utama. 

Cao bersama timnya menemukan cara mengendalikan sifat listrik material melalui sudut pelintiran. Namun, produksi perangkat twistronik saat itu sangat sulit sehingga memakan waktu.

Baca juga : 14 Komet Gelap Teridentifikasi: Dua Kelompok dengan Karakteristik Berbeda

Meski demikian, berdasarkan penelitian tersebut, Cao, yang kini menjadi profesor di University of California Berkeley, melalui kerja samanya dengan fisikawan Harvard Amir Yacoby, Eric Mazur, dan rekan lainnya. Mereka menciptakan MEGA2D, sebuah platform aktuasi berbasis sistem mikro elektro mekanis (MEMS). Dengan alat ini, para ilmuwan dapat dengan mudah memutar dua lapisan material sesuai kebutuhan, mengeliminasi tantangan pembuatan perangkat unik satu per satu.

“Dengan MEGA2D, pelintiran material 2D kini semudah mengendalikan kepadatan elektron,” ujar Yacoby, profesor fisika di Harvard seperti dikutip dari Scitech daily. 

“Hal ini membuka kemungkinan tak terbatas untuk penemuan baru dalam material berdimensi rendah,” tambahnya.

Baca juga : Ada Kemungkinan Inti Bumi Bocor, Ini Penjelasan dari Ilmuwan

Penelitian ini juga melibatkan nanosains dan optik. Haoning Tang, peneliti pascadoktoral di Harvard, mengungkapkan pengembangan MEGA2D membutuhkan waktu hampir setahun.

“Banyak percobaan kami gagal sebelum akhirnya menemukan solusi,” katanya. 

Semua pembuatan nano dilakukan di Pusat Sistem Nanoskala Harvard dengan dukungan teknis staf ahli.

Baca juga : Ternyata Cekungan South Pole-Aitken di Bulan Berbentuk Bulat, Bukan Oval

Lebih lanjut, laboratorium Yacoby dan Mazur mendemonstrasikan kegunaan MEGA2D dengan mempelajari dua lapisan boron nitrida heksagonal, dan material kerabat graphene. 

Mereka menemukan kuasipartikel dengan sifat topologi. Sistem ini juga memungkinkan twistronik boron nitrida menghasilkan sumber cahaya. Nantinya sumber cahaya ini dapat digunakan dalam komunikasi optik.

“Kami berharap teknologi ini diadopsi oleh banyak peneliti lain untuk membuka lebih banyak misteri material 2D,” kata Cao.

Perjalanan Pengembangan MEGA2D 

Pengembangan MEGA2D merupakan proses panjang yang melibatkan banyak percobaan di laboratorium. Salah satu tantangan utama adalah menemukan cara yang tepat untuk mengontrol antarmuka material 2D secara langsung. 

Haoning Tang menjelaskan proses ini melibatkan desain ulang MEMS berkali-kali. Setelah berbulan-bulan eksperimen, tim akhirnya berhasil menciptakan sistem yang andal.

Eric Mazur, Profesor Fisika dan Fisika Terapan di Harvard, menambahkan nano fabrikasi pada perangkat ini mengkolaborasikan teknologi MEMS dengan struktur material dua lapis. Melalui kolabirasi tersebut perangkat yang dibuat menjadi terbaharukan.

“Kemampuan untuk menyetel respons nonlinier dari perangkat ini membuka pintu untuk perangkat optik dan fotonik yang benar-benar baru,” jelas Mazur.

Para peneliti optimis bahwa perangkat ini dapat digunakan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan dasar dalam bidang fisika material, sekaligus memberikan fasisilas dalam hal inovasi teknologi. (Scitech Daily/The University of Chicago News/Science Direct/sumber lainnya/Z-3)