Kamera kecepatan triliunan detik mengungkap misteri gerakan atomik dalam ilmu material, memberikan wawasan mendalam tentang gangguan dinamis.
Cerkicek.id - Dalam dunia fotografi, kamera digital terbaik memotret dengan kecepatan sekitar satu per empat ribu detik. Namun, untuk mengabadikan aktivitas atomik, kita memerlukan kecepatan yang jauh lebih cepat.
Para ilmuwan kini telah memperkenalkan teknologi yang mampu memotret dengan kecepatan triliunan detik, yakni 250 juta kali lebih cepat dari kamera digital biasa.
Kecepatan ini memungkinkan kita untuk mengamati fenomena penting dalam ilmu material: gangguan dinamis.
Gangguan dinamis terjadi ketika sekumpulan atom bergerak dan berinteraksi dalam suatu material dalam periode tertentu, misalnya akibat getaran atau perubahan suhu. Meskipun fenomena ini belum sepenuhnya dipahami, namun sangat krusial untuk sifat dan reaksi material.
Sistem kecepatan rana super cepat ini, yang diperkenalkan pada Maret lalu, memberikan wawasan yang lebih mendalam tentang gangguan dinamis. Para peneliti menyebut alat canggih ini sebagai variable shutter atomic pair distribution function (vsPDF).
"Baru dengan alat vsPDF ini kita dapat benar-benar melihat sisi lain dari material," ungkap ilmuwan material Simon Billinge dari Universitas Columbia, New York. "Dengan teknik ini, kita dapat mengamati material dan melihat atom mana yang aktif bergerak dan mana yang tidak."
Kecepatan rana yang lebih cepat memungkinkan kita untuk mendapatkan gambaran waktu yang lebih akurat, sangat berguna untuk objek yang bergerak cepat seperti atom yang bergetar dengan cepat.
vsPDF menggunakan neutron untuk mengukur posisi atom, bukan teknik fotografi konvensional.
Cara neutron mengenai dan melewati material dapat dilacak untuk mengukur atom di sekitarnya, dengan perubahan level energi setara dengan penyesuaian kecepatan rana.
Dengan kecepatan rana triliunan detik ini, kita dapat membedakan antara gangguan dinamis dengan gangguan statis – gerakan atom yang tidak meningkatkan fungsi material.
"Teknologi ini memberi kita cara baru untuk memahami kompleksitas yang terjadi pada material kompleks, efek tersembunyi yang dapat meningkatkan sifat mereka," tambah Billinge.
Dalam penelitian ini, para peneliti mengarahkan kamera neutron mereka pada material bernama germanium telluride (GeTe), yang karena sifatnya digunakan untuk mengubah panas limbah menjadi listrik, atau listrik menjadi pendinginan.
Kamera menunjukkan bahwa GeTe tetap berstruktur kristal pada semua suhu. Namun, pada suhu yang lebih tinggi, material menunjukkan lebih banyak gangguan dinamis.
Pemahaman yang lebih baik tentang struktur fisik ini meningkatkan pengetahuan kita tentang bagaimana termoelektrik bekerja, memungkinkan pengembangan material dan peralatan yang lebih baik.
Meskipun ada kemajuan signifikan, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk mempersiapkan vsPDF sebagai metode pengujian yang luas digunakan.
"Kami berharap teknik vsPDF yang dijelaskan di sini akan menjadi alat standar untuk menyelaraskan struktur lokal dan rata-rata dalam material energi," jelas para peneliti dalam makalah mereka.
