Sumber Terahertz Ultra Tipis Membuka Jalan Menuju Teknologi Komunikasi Generasi Berikutnya
Fisikawan dari University of Sussex telah mengembangkan sumber permukaan semikonduktor terahertz yang sangat tipis dan luas, terdiri dari hanya beberapa lapisan atom dan kompatibel dengan platform elektronik yang ada.
Sumber Terahertz memancarkan pulsa cahaya singkat berosilasi pada triliun kali per detik. Pada skala ini, mereka terlalu cepat untuk ditangani oleh elektronik standar, dan, hingga saat ini, terlalu lambat untuk ditangani oleh teknologi optik. Ini sangat penting bagi evolusi perangkat komunikasi ultra-cepat di atas batas 300GHz — seperti yang diperlukan untuk teknologi ponsel 6G — sesuatu yang secara fundamental masih di luar batas elektronik saat ini. Para peneliti di Lab Emergent Photonics (EPic) di Sussex adalah pemimpin dalam teknologi emisi terahertz permukaan, yang telah mencapai sumber semikonduktor permukaan paling terang dan tertipis yang ditunjukkan sejauh ini. Wilayah emisi pengembangan baru mereka, sumber semikonduktor terahertz, 10 kali lebih tipis dari yang dicapai sebelumnya, dengan kinerja yang sebanding atau bahkan lebih baik.
Lapisan tipis dapat ditempatkan di atas benda dan perangkat yang ada — sumber terahertz dapat ditempatkan di tempat-tempat yang tidak terbayangkan, termasuk benda sehari-hari seperti teko atau bahkan karya seni — membuka potensi besar untuk anti- pemalsuan dan internet of things — serta barang elektronik yang sebelumnya tidak kompatibel, seperti ponsel generasi berikutnya.
Dr Luke Peters, Rekan Peneliti dari proyek European Research Council TIMING di University of Sussex, mengatakan:“Gagasan menempatkan sumber terahertz di tempat yang tidak dapat diakses memiliki daya tarik ilmiah yang besar tetapi dalam praktiknya sangat menantang. Radiasi Terahertz dapat memiliki peran superlatif dalam ilmu material, ilmu kehidupan, dan keamanan. Namun demikian, masih asing bagi sebagian besar teknologi yang ada, termasuk perangkat yang berbicara dengan benda sehari-hari sebagai bagian dari internet of things yang berkembang pesat. Hasil ini merupakan tonggak sejarah dalam perjalanan kami untuk membawa fungsi terahertz lebih dekat ke kehidupan kita sehari-hari.”
Berada di antara gelombang mikro dan inframerah dalam spektrum elektromagnetik, gelombang terahertz adalah bentuk radiasi yang sangat dicari dalam penelitian dan industri. Mereka memiliki kemampuan alami untuk mengungkapkan komposisi bahan suatu objek dengan mudah menembus bahan umum seperti kertas, pakaian, dan plastik dengan cara yang sama seperti sinar-X, tetapi tanpa berbahaya. Pencitraan Terahertz memungkinkan untuk 'melihat' komposisi molekul objek dan membedakan antara bahan yang berbeda. Perkembangan sebelumnya telah menunjukkan aplikasi potensial dari kamera terahertz, yang dapat mengubah keamanan bandara, dan pemindai medis — seperti yang digunakan untuk mendeteksi kanker kulit.
Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi oleh para ilmuwan yang bekerja di teknologi terahertz adalah bahwa apa yang secara umum diterima sebagai 'sumber terahertz intens' adalah redup dan besar jika dibandingkan dengan, misalnya, bola lampu. Dalam banyak kasus, kebutuhan akan material yang sangat eksotik, seperti kristal nonlinier, membuatnya sulit digunakan dan mahal. Persyaratan ini menimbulkan tantangan logistik untuk integrasi dengan teknologi lain, seperti sensor dan komunikasi ultracepat.
Tim Sussex telah mengatasi keterbatasan ini dengan mengembangkan sumber terahertz dari bahan yang sangat tipis (sekitar 25 lapisan atom). Dengan menyinari semikonduktor tingkat elektronik dengan dua jenis sinar laser yang berbeda, masing-masing berosilasi pada frekuensi — atau warna yang berbeda — mereka mampu menghasilkan emisi semburan pendek radiasi terahertz.
Terobosan ilmiah ini telah lama dicari oleh para ilmuwan yang bekerja di lapangan sejak demonstrasi pertama sumber terahertz berbasis laser dua warna pada awal 2000-an. Sumber terahertz dua warna berdasarkan campuran gas khusus, seperti nitrogen, argon, atau kripton, adalah salah satu sumber berkinerja terbaik yang tersedia saat ini. Semikonduktor, yang banyak digunakan dalam teknologi elektronik, sebagian besar tetap di luar jangkauan untuk jenis mekanisme generasi terahertz ini.
