Artikel - Teknik Laser Presisi Menghentikan Lelehnya Silikon Ultra-Cepat

California, Amerika Serikat dan Kassel, Jerman - Para peneliti dari University of California dan University of Kassel berhasil mengembangkan metode baru menggunakan laser berdenyut ganda untuk menghentikan proses lelehnya silikon secara ultra-cepat. Sebelumnya, silikon meleleh dalam hitungan femtosekon akibat energi laser, menyulitkan sains memahami apakah perubahan itu hanya karena panas atau gangguan ikatan atom secara langsung.

Dengan memecah energi laser menjadi dua pulsa yang berjarak 126 femtosekon, mereka bisa mengganggu proses gerakan atom yang menyebabkan lelehnya silikon sehingga silikon tetap dalam bentuk padat meski sudah menyerap energi yang cukup untuk meleleh. Teknik ini disebut dengan simulasi ab initio molecular dynamics yang menggambarkan perilaku atom dan elektron berdasarkan hukum fisika fundamental.

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa bentuk baru silikon ini bersifat metastabil, tetap mempertahankan karakter elektronik mirip silikon kristal asli dengan band gap sedikit lebih kecil. Selain itu, getaran atom atau fonon dalam material ini lebih stabil dan dingin dari yang diperkirakan, menandakan pulsa kedua mengunci posisi atom.

Penemuan ini sangat berarti karena membuka jalan untuk mengendalikan perubahan atom ultra-cepat dengan presisi waktu laser, yang sebelumnya sulit dilakukan. Selain itu, teknik ini berpotensi digunakan pada material lain dengan sifat serupa, membuka kemungkinan munculnya fase-fase baru materi yang dapat dimanfaatkan di teknologi masa depan.

Para penulis studi menyarankan penelitian selanjutnya berfokus pada pengembangan teknik ini agar dapat digunakan lebih luas, termasuk pengukuran coupling elektron-fonon yang lebih akurat. Studi ini dipublikasikan di jurnal Communications Physics dan merupakan terobosan di bidang interaksi cahaya dan materi.

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

Analisis Kami: Penemuan ini merupakan lompatan besar dalam mengendalikan dinamika atom dengan presisi tinggi menggunakan laser, membuka jalan bagi teknologi material masa depan yang dapat disesuaikan pada tingkat ekstrem. Saya yakin pendekatan ini akan merevolusi eksperimen fisika material dan mempercepat pengembangan perangkat elektronik dan energi yang lebih efisien.

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

Analisis Ahli:

Profesor Shanta Sahu (Ahli Fisika Material): Teknik pengendalian pencairan silikon secara ultra-cepat ini merupakan bukti nyata bahwa kita bisa merancang kondisi metastabil yang sebelumnya dianggap mustahil. Ini akan sangat berdampak bagi pengembangan semikonduktor generasi berikutnya.

Dr. Klaus Meyer (Peneliti Fisik dan Laser): Pendekatan menggunakan pulsa laser berurutan dengan timing femtosekon adalah inovasi yang sangat penting, karena memungkinkan kita mengisolasi efek nontermal dalam penelitian material dan membuka kemungkinan baru di bidang fotonik.

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

What's Next: Teknik ini akan diperluas untuk diaplikasikan pada material lain sehingga memungkinkan pembentukan fase metastabil baru dan meningkatkan pemahaman tentang interaksi cahaya dan materi di tingkat atom yang ultra-cepat.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/innovation/perfectly-timed-lasers-pause-silicon-melting

Teknik Laser Presisi Menghentikan Lelehnya Silikon Ultra-Cepat

Mengembangkan teknik laser yang teratur waktunya untuk menghentikan pencairan ultra-cepat silikon, membuka kemungkinan mengendalikan perubahan material di kondisi ekstrem dan meningkatkan akurasi eksperimen tentang perpindahan energi dalam padatan.

Artikel Serupa

Laser Mengubah Sifat Magnetik Material dengan Pasangan Magnon di Suhu Ruang

Penemuan Baru PCSEL dengan Dielektrik Padat Mampu Terangi Masa Depan Laser

Metode Laser Baru Memperkuat Stabilitas Informasi Kuantum Pada Atom Cesium

Material Kuantum Baru Mampu Percepat Elektronik 1000 Kali Lipat

Mengungkap Rahasia Aliran Panas di Skala Atom untuk Perangkat Lebih Efisien

Material Kuantum Baru dari Rice University untuk Elektronik Hemat Energi