Courtesy of InterestingEngineering

Penemuan Baru Gaya Gesek Kuantum pada Graphene Lipat Mengubah Pemahaman klasik

Mengungkap cara baru memahami dan mengukur gaya gesek pada skala kuantum melalui lipatan graphene guna membuka potensi pengurangan kehilangan energi di perangkat nanoteknologi dan komputasi kuantum.

26 Jul 2025, 23.04 WIB

51 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Penelitian ini menunjukkan bahwa gesekan pada tingkat atom dapat berperilaku secara nonlinier dan tidak sesuai dengan hukum gesekan klasik.
Eksperimen ini menjadi bukti eksperimental pertama adanya gesekan kuantum antara dua permukaan padat.
Temuan ini dapat membuka jalan bagi teknologi yang mengurangi kehilangan energi pada perangkat praktis di masa depan.

Lanzhou, Republik Rakyat Tiongkok - Gaya gesek adalah fenomena yang kita temui setiap hari, tetapi sebenarnya gaya gesek itu sangat kompleks jika kita lihat sampai ke tingkat atom. Para ilmuwan dulu berpikir gaya gesek timbul karena permukaan kasar yang saling bergesekan, yang membuat gerakan menjadi sulit dan energi berubah menjadi panas. Namun kini, dengan alat yang semakin canggih, mereka mencoba untuk memahami gaya gesek hingga ke skala terkecil, yaitu skala kuantum.

Tim peneliti dari Cina menggunakan graphene yang dilipat dengan jumlah lapisan yang bisa dikontrol dengan sangat presisi. Mereka mengamati bagaimana gaya gesek berubah saat jumlah lapisan bertambah. Hasilnya cukup mengejutkan karena gaya gesek tidak bertambah secara linier. Malah ada kalanya gaya gesek menurun saat jumlah lapisan graphene bertambah, sesuatu yang berbeda dari pemahaman lama.

Penelitian ini juga mengaitkan hasil dengan konsep gaya gesek kuantum, yang sudah pernah terlihat pada penelitian sebelumnya tentang aliran air di dalam karbon nanotube. Di sana, air mengalir lebih cepat pada tabung nanotube yang lebih sempit karena lebih sedikit elektron menyebabkan gesekan yang lebih kecil. Pada graphene lipat ini, strain internal akibat lipatan memengaruhi elektron dan menciptakan kondisi energi khusus yang disebut pseudo-Landau levels, yang membuat gaya gesek berkurang.

Eksperimen dilakukan pada suhu sangat rendah agar efek kuantum bisa terlihat jelas. Para peneliti berencana untuk melihat apakah fenomena ini juga muncul pada bahan lain dan dalam kondisi yang lebih dekat dengan penggunaan sehari-hari. Ini penting agar hasil penelitian bisa diaplikasikan untuk teknologi nyata, misalnya dalam elektronik nano dan komputasi kuantum, yang memerlukan efisiensi energi sangat tinggi.

Menurut para ilmuwan, pemahaman tentang gaya gesek kuantum ini sangat penting karena bisa menuntun kita untuk mengendalikan dan mengurangi kehilangan energi yang terjadi akibat gesekan. Penemuan ini membuka jalan untuk teknologi masa depan yang lebih hemat energi dan canggih. Studi ini sudah diterbitkan dalam jurnal Nature Communications dan mendapat perhatian luas di kalangan ilmuwan.

Sumber: https://interestingengineering.com/science/chinese-scientists-detect-rare-quantum-friction

Pertanyaan Terkait

Apa yang ditemukan oleh tim peneliti dari Institut Kimia Fisika Lanzhou mengenai gesekan pada grafena?

Tim peneliti menemukan bahwa gesekan pada tepi lipatan grafena tidak mengikuti pola linier saat jumlah lapisan meningkat, melainkan berubah secara nonlinier.

Bagaimana cara tim peneliti mengendalikan eksperimen mereka?

Tim peneliti menggunakan manipulasi nano untuk membuat tepi grafena yang dilipat dengan kurvatur dan jumlah lapisan yang terkontrol.

Apa yang dimaksud dengan gesekan kuantum dan bagaimana perbedaannya dengan gesekan klasik?

Gesekan kuantum adalah fenomena di mana gesekan antara dua permukaan padat berkurang ketika lapisan grafena dilipat, berbeda dari gesekan klasik yang biasanya meningkat dengan ketebalan.

Mengapa penelitian ini penting untuk teknologi masa depan?

Penelitian ini penting karena dapat memberikan wawasan baru tentang bagaimana energi hilang pada tingkat atom dan dapat mempengaruhi pengembangan teknologi seperti elektronik nano dan komputer kuantum.

Apa yang akan dilakukan peneliti selanjutnya setelah eksperimen ini?

Peneliti berencana untuk menjelajahi apakah efek gesekan kuantum yang sama dapat diamati pada material lain dan dalam kondisi yang lebih relevan untuk aplikasi dunia nyata.