Courtesy of InterestingEngineering

Mengendalikan Cahaya Terahertz dengan Gelombang Dirac Plasmon Polariton Nanoteknologi

Menemukan dan mengembangkan metode untuk mengendalikan gelombang DPP di frekuensi THz dengan kehilangan energi rendah dan kemampuan tunable, agar teknologi ini dapat dipakai dalam perangkat optik canggih di berbagai bidang seperti komunikasi, medis, dan komputasi kuantum.

06 Sep 2025, 22.30 WIB

202 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

DPP dapat dikendalikan lebih efisien menggunakan metamaterial topologis.
Frekuensi THz memiliki potensi besar dalam aplikasi komunikasi dan pemindaian medis.
Penelitian ini membuka peluang baru dalam teknologi fotonik dan optik non-linear.

Gelombang cahaya terahertz yang terletak antara gelombang mikro dan inframerah memiliki potensi besar, namun sulit untuk dikendalikan karena sering kehilangan energinya dengan cepat. Para ilmuwan telah mencari cara untuk memperbaiki hal ini agar teknologi yang bergantung pada gelombang tersebut bisa berkembang.

Salah satu terobosan penting datang dari penelitian yang menggunakan gelombang Dirac plasmon polaritons (DPP), yaitu gelombang gabungan antara cahaya dan pergerakan elektron pada material ultra-tipis khusus. Material yang digunakan adalah epitaxial Bi2Se3, sebuah topological insulator yang memiliki permukaan konduktif dan interior isolatif.

Peneliti membuat nanostruktur khusus yang disebut metaelements dengan mengatur jarak antar elemen tersebut. Ini seperti mengatur senar gitar agar menghasilkan suara yang berbeda. Tuning ini memungkinkan mereka mengontrol gelombang DPP secara presisi dan meningkatkan performa gelombang secara signifikan.

Menggunakan mikroskopi near-field fase-sensitif, peneliti dapat melihat secara langsung gelombang DPP berpindah di permukaan nanostruktur. Mereka berhasil meningkatkan wavevector gelombang hingga 20% dan memperpanjang perjalanan gelombang tanpa kehilangan energi lebih dari 50%.

Penemuan ini sangat penting untuk masa depan teknologi, karena memungkinkan pembuatan perangkat optik terahertz yang lebih efisien dan bisa dikontrol dengan presisi. Ini dapat membuka peluang baru untuk komunikasi cepat, pemindaian medis yang lebih tajam, dan komputasi kuantum yang canggih.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/tuning-dirac-waves-at-terahertz-frequency

Analisis Kami

"Penemuan ini sangat menjanjikan untuk mengatasi dilema utama dalam teknologi gelombang THz yakni tingginya kehilangan energi dan sulitnya kontrol. Dengan pendekatan material topological insulator yang inovatif, langkah ini bisa menginspirasi berbagai desain perangkat nano-fotonik baru yang lebih praktis dan aplikatif."

Analisis Ahli

Prof. Andrea Alù (Fellow IEEE, ahli nanofotonik)

"Penelitian ini menunjukkan metode tunable yang sangat maju untuk mengendalikan polariton di frekuensi THz, yang sebelumnya menjadi tantangan besar karena kerugian energi yang tinggi."

Dr. Nader Engheta (pakar metamaterial dan optik kuantum)

"Pemanfaatan topological insulator untuk DPP membuka kemungkinan untuk mengurangi dissipasi dan meningkatkan interaksi cahaya-elektron secara drastis dalam platform nano."

Prediksi Kami

Dalam beberapa tahun ke depan, pengembangan DPP berbasis topological insulator bisa membawa revolusi dalam teknologi komunikasi nirkabel berkecepatan tinggi dan pengembangan perangkat quantum dengan performa lebih handal dan efisien energi.

Pertanyaan Terkait

Apa itu Dirac plasmon polaritons (DPP)?

Dirac plasmon polaritons (DPP) adalah gelombang yang menggabungkan cahaya dengan gerakan elektron di material ultra-tipis.

Mengapa frekuensi THz dianggap sebagai frontier terakhir dalam fotonik?

Frekuensi THz dianggap sebagai frontier terakhir dalam fotonik karena potensinya untuk komunikasi nirkabel yang cepat, pemindaian medis yang lebih tajam, dan pencitraan keamanan yang maju.

Apa keuntungan menggunakan metamaterial topologis dalam penelitian ini?

Metamaterial topologis seperti Bi2Se3 memungkinkan pengendalian gelombang DPP dengan kehilangan energi yang lebih rendah dan performa yang lebih baik.

Bagaimana peneliti menguji gelombang DPP?

Peneliti menguji gelombang DPP menggunakan mikroskopi near-field sensitif fase untuk meluncurkan dan memvisualisasikan gelombang saat bergerak di atas nanostruktur.

Apa dampak potensial dari penemuan ini dalam industri?

Penemuan ini dapat mengubah industri dengan perangkat THz yang efisien energi, yang dapat digunakan dalam komunikasi, pencitraan medis, dan pemrosesan informasi kuantum.