Courtesy of InterestingEngineering

Sensor Kuantum Boron Nitrida Baru Bisa Ukur Material di Tekanan Super Tinggi

Mengembangkan dan menguji sensor kuantum berbasis boron nitrida yang tahan tekanan ekstrem untuk mendeteksi sifat material pada level kuantum, serta membuka peluang aplikasi di teknologi kuantum, ilmu material, dan studi fenomena geologi dan astrofisika.

16 Sep 2025, 06.49 WIB

32 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Tim berhasil mengembangkan sensor kuantum yang dapat beroperasi di bawah tekanan ekstrem.
Sensor ini memiliki berbagai aplikasi, termasuk dalam penelitian tentang superkonduktivitas.
Kolaborasi antara universitas dan lembaga penelitian sangat penting untuk kemajuan ilmiah.

St. Louis, Amerika Serikat - Para fisikawan dari Washington University telah menciptakan sensor kuantum inovatif yang bisa bertahan di kondisi tekanan ekstrem, lebih dari 30.000 kali tekanan atmosfer. Sensor ini terbuat dari lembar tipis boron nitrida yang sangat kuat dan memiliki kemampuan mengukur sifat magnetik, stres, dan temperatur pada level material paling kecil, yakni level kuantum.

Teknologi sensor ini dibuat dengan menembakkan sinar neutron ke lembaran boron nitrida sehingga boron atom terlempar, meninggalkan tempat kosong yang langsung menangkap elektron. Elektron ini berubah spin-nya sesuai dengan kondisi sekitar, yang kemudian bisa dilacak untuk mengetahui sifat material tersebut.

Sensor ini berbeda dengan teknologi sebelumnya yang menggunakan berlian. Berlian memiliki struktur tiga dimensi yang membuatnya sulit diletakkan sangat dekat dengan bahan uji. Sementara boron nitrida adalah bahan dua dimensi yang sangat tipis sehingga sensornya bisa lebih dekat dengan material yang diukur, meningkatkan akurasi dan sensitivitas.

Dalam eksperimen, sampel material ditekan menggunakan diamond anvils, yaitu permukaan berlian kecil yang kuat. Fungsinya memberi tekanan tinggi pada sampel agar sensor bisa melihat perubahan magnetik kecil di material yang diuji. Hal ini memberi kemudahan dan presisi dalam penelitian berbagai bahan, termasuk batu dari inti bumi dan material superkonduktor.

Para peneliti berharap teknologi sensor ini tidak hanya membantu memecahkan misteri tentang perilaku material di tekanan tinggi, tetapi juga dapat digunakan untuk memahami gempa bumi, fenomena astronomi, dan klaim kontroversial tentang superkonduktivitas pada suhu kamar. Kolaborasi antaruniversitas dimainkan peran penting dalam keberhasilan proyek ini.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/quantum-sensors-boron-nitride-pressure

Analisis Kami

"Penggunaan boron nitrida sebagai material sensor dua dimensi adalah inovasi signifikan yang menjawab keterbatasan sensor kuantum berbasis berlian, terutama dalam hal penempatan dan sensitivitas. Kolaborasi lintas universitas juga menunjukkan bagaimana kemajuan teknologi ini akan memicu penelitian interdisipliner yang berdampak luas."

Analisis Ahli

Chong Zu

"Dengan teknologi ini, kita dapat membuka pintu ke pemahaman baru tentang material di kondisi ekstrem yang sebelumnya sulit dijangkau, yang akan mempercepat inovasi di berbagai bidang fisika dan teknologi."

Guanghui He

"Diamond anvils tetap penting untuk menghasilkan tekanan tinggi yang dibutuhkan agar sensor ini dapat mengamati perubahan magnetik yang sangat halus di sampel."

Prediksi Kami

Sensor kuantum dari boron nitrida ini akan merevolusi penelitian di bidang fisika material dan geologi, memungkinkan penemuan baru tentang perilaku material di tekanan ekstrem serta mempercepat pengembangan teknologi superkonduktor dan aplikasi kuantum lainnya.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dilakukan tim di Washington University di St. Louis?

Tim di Washington University di St. Louis menciptakan sensor kuantum yang dapat beroperasi dalam kondisi ekstrem, seperti tekanan tinggi.

Bagaimana sensor kuantum ini dibuat?

Sensor kuantum ini dibuat menggunakan sinar radiasi neutron yang mengeluarkan atom bor dari lembaran boron nitride, menciptakan tempat kosong yang menangkap elektron.

Mengapa boron nitride dipilih sebagai material untuk sensor?

Boron nitride dipilih karena sifat dua dimensinya yang memungkinkan sensor diletakkan sangat dekat dengan material yang diukur.

Apa aplikasi potensial dari sensor kuantum ini?

Aplikasi potensial dari sensor kuantum ini mencakup teknologi kuantum, ilmu material, astronomi, dan geologi.

Apa yang diharapkan tim dapat pelajari dari batuan dari lingkungan tekanan tinggi?

Tim berharap dapat memahami bagaimana batuan bereaksi terhadap tekanan, yang dapat membantu menjelaskan peristiwa besar seperti gempa bumi.