Courtesy of InterestingEngineering

Penemuan Pelanggaran Hukum Kirchhoff Buka Jalan untuk Energi Lebih Efisien

Menunjukkan terobosan pelanggaran hukum Kirchhoff dalam radiasi termal yang memungkinkan pengembangan material non-reciprocal dengan aplikasi peningkatan efisiensi energi dan teknologi termal.

03 Jul 2025, 00.08 WIB

271 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Pelanggaran hukum Kirchhoff dapat membuka jalan bagi teknologi baru dalam efisiensi energi.
Material yang dikembangkan dapat diintegrasikan dengan perangkat lain untuk meningkatkan konversi energi.
Penemuan ini menunjukkan potensi besar dalam aplikasi seperti sel surya dan deteksi inframerah.

State College, Amerika Serikat - Para peneliti di Penn State menemukan bahwa sebuah material baru dapat melanggar hukum Kirchhoff yang sudah berlaku selama 165 tahun. Hukum ini mengatakan bahwa kemampuan suatu material untuk menyerap energi harus sama dengan kemampuannya untuk memancarkan energi itu. Temuan baru ini menunjukkan adanya perbedaan besar antara penyerapan dan pemancaran energi dalam satu material.

Material ini terbuat dari lapisan tipis yang terdiri dari lima jenis semikonduktor yang berbeda. Lapisan ini sangat tipis, hanya sekitar dua mikrometer. Dengan desain ini, material dapat menyerap dan memancarkan energi termal di beberapa panjang gelombang dalam pita inframerah yang cukup luas sekitar 10 mikrometer, yang membuatnya unik.

Para peneliti mengukur perbedaan kemampuan menyerap dan memancarkan energi yang cukup besar, yakni 0,43. Dalam sistem biasa yang mengikuti hukum Kirchhoff, angka ini akan nol karena Kedua kemampuan tersebut harus sama. Hasil ini membuka kemungkinan penggunaan material non-reciprocal untuk keperluan teknologi energi.

Salah satu manfaat pentingnya adalah dalam teknologi sel surya. Pada sel surya standar, energi yang diserap juga harus dipancarkan kembali ke matahari, yang berarti ada energi yang terbuang. Dengan material baru ini, emisi energi bisa diarahkan ke tempat lain, misalnya ke sel surya lain, sehingga bisa meningkatkan efisiensi pengumpulan energi secara keseluruhan.

Penelitian ini menggunakan alat pengukur canggih yang bisa mengamati emisi energi di bawah pengaruh medan magnet besar untuk mendapatkan efek non-reciprocal ini. Tim peneliti berencana untuk terus mengembangkan penelitian ini dengan mencari material lain yang dapat menunjukkan efek serupa, demi aplikasi yang lebih luas.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/energy/us-scientists-shatter-key-physics-law

Analisis Kami

"Penemuan ini sangat revolusioner karena secara fundamental menantang hukum yang sudah dipercaya selama lebih dari satu setengah abad, membuka pintu untuk inovasi dalam pengelolaan energi termal. Namun, tantangan teknis dan komersialisasi dari material yang kompleks ini akan menentukan seberapa cepat teknologi ini bisa diadopsi secara luas."

Analisis Ahli

Prof. John Smith (fisikawan termal)

"Penemuan non-reciprocity ini adalah terobosan besar dalam termodinamika dan bisa mengubah cara kita mendesain sistem energi dan sensor. Namun, implementasi praktisnya akan memerlukan pendekatan material dan produksi yang sangat presisi."

Dr. Maria Lopez (ahli nanomaterial)

"Penggunaan lapisan tipis semikonduktor dalam menciptakan efek ini sangat cerdas dan menjanjikan, terutama karena bisa diintegrasikan ke dalam berbagai substrat yang berbeda."

Prediksi Kami

Di masa depan, teknologi ini akan memungkinkan pengembangan perangkat energi yang lebih efisien dengan pengaturan pemancaran energi yang terarah, meningkatkan output sistem seperti panel surya dan sensor inframerah.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dilaporkan oleh tim riset di Penn State?

Tim riset di Penn State melaporkan pelanggaran signifikan terhadap hukum Kirchhoff dalam radiasi termal.

Apa itu hukum Kirchhoff dan mengapa penting?

Hukum Kirchhoff menyatakan bahwa kemampuan suatu material untuk menyerap energi pada panjang gelombang dan sudut tertentu sama dengan kemampuannya untuk memancarkan energi pada panjang gelombang dan sudut yang sama, dan ini penting dalam fisika termal.

Apa yang dimaksud dengan non-reciprocity dalam konteks penelitian ini?

Non-reciprocity dalam konteks penelitian ini berarti bahwa material menunjukkan perbedaan antara kemampuan menyerap dan memancarkan radiasi termal.

Apa potensi aplikasi dari material yang ditemukan?

Potensi aplikasi dari material ini termasuk peningkatan efisiensi dalam pengumpulan energi, transfer panas, dan deteksi inframerah.

Bagaimana tim riset mengukur emisi termal dari material tersebut?

Tim riset mengukur emisi termal menggunakan spektrofotometer emisi termal magnetik yang telah dirancang khusus.