Courtesy of InterestingEngineering

Detektor Fotom Mid-Infrared Baru: Sensitif dan Bisa Bekerja di 25 Kelvin

Mengembangkan detektor foton tunggal mid-inframerah yang dapat beroperasi pada suhu sekitar 25 Kelvin, jauh lebih tinggi dari teknologi konvensional, sehingga lebih efisien, murah, dan mudah diintegrasikan serta dapat memperluas penggunaan di astronomi, komunikasi kuantum, dan pencitraan medis.

08 Agt 2025, 05.06 WIB

52 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Detektor baru dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi, memudahkan integrasi dengan sistem modern.
Penggunaan bahan 2D seperti grafena dan boron nitride menunjukkan potensi besar dalam teknologi fotonik.
Penelitian ini menarik perhatian badan antariksa dan dapat menawarkan aplikasi baru dalam astronomi dan komunikasi kuantum.

Deteksi foton tunggal di wilayah mid-inframerah sangat penting untuk berbagai bidang seperti astronomi, komunikasi kuantum, dan pencitraan medis, namun selama ini teknologi detektor membutuhkan sistem kriogenik dengan suhu sangat rendah di bawah 1 Kelvin. Kondisi ini membuat penggunaan teknologi ini sangat mahal dan sulit diintegrasikan dalam perangkat modern.

Tim peneliti dari ICFO mengembangkan detektor inovatif menggunakan material dua dimensi berlapis atom. Komponen utama dari detektor ini adalah graphene bilayer yang dilapisi dengan hexagonal boron nitride. Proses penyusunan lapisan ini memerlukan ketelitian tinggi dan awalnya hanya berhasil sekitar 50 persen, tetapi kemudian meningkat berkat pengalaman tim.

Keistimewaan detektor ini adalah fenomena bistabilitas yang memungkinkan perangkat berada di dua keadaan stabil dengan kondisi yang sama. Efek ini dipicu oleh pola moiré akibat sedikit perubahan sudut antara lapisan graphene dan boron nitride, yang memengaruhi perilaku elektron di dalam material tersebut. Satu foton cukup untuk mengubah status perangkat antara dua keadaan stabil tersebut.

Pendekatan baru ini berbeda dari teknologi detektor foton mid-inframerah konvensional yang berbasis superkonduktor atau semikonduktor yang memerlukan suhu sangat rendah. Detektor terbaru ini dapat beroperasi pada suhu sekitar 25 Kelvin, sehingga jauh lebih mudah dan praktis untuk diaplikasikan di berbagai bidang, termasuk astronomi dan komunikasi kuantum.

Penemuan ini sudah menarik minat dari badan antariksa Eropa dan rencana kedepannya adalah membuat perangkat yang lebih kecil dan meningkatkan suhu operasinya. Temuan ini juga menggarisbawahi potensi teknologi perangkat kuantum moiré yang dapat membantu kemajuan ilmiah dan teknologi di masa depan.

--------------------

Analisis Kami: Pendekatan menggunakan bahan 2D dengan efek moiré menunjukkan jalan baru yang sangat menjanjikan untuk pengembangan detektor foton yang efisien tanpa perlu kondisi kriogenik ekstrim yang selama ini menjadi penghambat utama. Penemuan ini bisa merevolusi banyak bidang teknologi yang mengandalkan deteksi foton lemah terutama di mid-inframerah dengan biaya dan kompleksitas yang jauh lebih rendah.

--------------------

Analisis Ahli:

Frank Koppens: Pencapaian ini membuka pintu bagi teknologi detektor yang sebelumnya dianggap tidak mungkin karena keterbatasan suhu yang sangat ekstrem.

Pablo Jarillo-Herrero: Hasil ini menunjukkan potensi besar perangkat kuantum moiré dalam mendorong ilmu dasar sekaligus aplikasi teknologi baru.

--------------------

What's Next: Dengan keberhasilan teknologi detektor pada suhu yang lebih tinggi, detektor mid-inframerah ini kemungkinan akan diadopsi secara luas untuk aplikasi luar angkasa, komunikasi kuantum, dan perangkat medis serta menjadi dasar bagi pengembangan teknologi moiré lebih lanjut.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/innovation/breakthrough-graphene-detector-single-photon

Pertanyaan Terkait

Apa yang ditemukan oleh tim internasional yang dipimpin oleh peneliti ICFO?

Tim internasional yang dipimpin oleh peneliti ICFO menemukan cara untuk mendeteksi foton tunggal dalam rentang mid-infrared pada suhu sekitar 25 Kelvin.

Mengapa detektor baru ini penting dalam konteks astronomi dan komunikasi kuantum?

Detektor baru ini penting karena dapat membantu astronom mempelajari objek yang lebih redup dan lebih jauh, serta meningkatkan komunikasi kuantum dengan mengurangi kebisingan.

Bagaimana cara kerja detektor berbasis grafena dan boron nitride?

Detektor bekerja dengan memanfaatkan lapisan grafena yang terlipat dan boron nitride, yang mempengaruhi perilaku elektron dan sensitivitas cahaya.

Apa yang dimaksud dengan bistabilitas dalam konteks penelitian ini?

Bistabilitas adalah sifat di mana sistem dapat berada dalam dua keadaan stabil di bawah kondisi yang sama, yang memungkinkan detektor untuk berfungsi dengan baik.

Apa rencana tim ICFO untuk pengembangan detektor di masa depan?

Tim ICFO berencana untuk membuat perangkat lebih kompak dan meningkatkan suhu operasionalnya agar dapat digunakan secara praktis.