Sensor Hologram Dapat Ditekan Baru Memberi Peringatan Kebocoran Gas Segera
Kecelakaan gas — seperti kebocoran gas beracun di pabrik, kebocoran monoksida karbon pada boiler, atau kelembapan gas beracun saat membersihkan manhole — terus merampok nyawa dan menyebabkan cedera. Pengembangan sensor yang dapat dengan cepat mendeteksi gas beracun atau biokimia masih merupakan isu penting dalam kesehatan masyarakat, pemantauan lingkungan, dan sektor militer. Tim peneliti telah mengembangkan sensor hologram dapat ditekan, ultra-kompak, dan hemat biaya yang segera memberitahu pengguna tentang deteksi gas volatif.
Peneliti mengintegrasikan metasurface dengan modulator optik cakra cair bereaksi gas untuk mengembangkan sensor yang memberikan alarm holografik visual segera saat gas berbahaya terdeteksi. Perangkat penginderaan gas konvensional tidak banyak digunakan karena biaya produksi yang tinggi. Selain itu, sensor gas komersial memiliki keterbatasan karena sulit digunakan dan memiliki portabilitas serta kecepatan reaksi yang buruk.
Baca Wawancara dengan Peneliti
Insinyur Trevon Badloe bercerita kepada Tech Briefs tentang desain sensor dapat ditekan.
Untuk mengatasi masalah ini, tim memanfaatkan metasurface — perangkat optik yang dikenal memiliki efek "jubah tak terlihat" dengan membuat objek yang terlihat hilang dengan mengontrol indeks bias cahaya. Metasurface terutama digunakan untuk mentransmisikan hologram dua arah atau citra video 3D dengan mengontrol cahaya secara bebas.
Menggunakan metasurface, tim mengembangkan sensor gas yang dapat melayani alarm citra holografik di ruang hanya dalam beberapa detik dengan menggunakan kontrol polarisasi cahaya yang ditransmisikan yang berubah karena perubahan orientasi molekul cakra cair di dalam lapisan cakra cair di dalam perangkat sensor saat terpapar gas. Selain itu, sensor gas ini tidak memerlukan dukungan dari perangkat mekanis atau elektronik eksternal, berbeda dengan sensor gas komersial konvensional lainnya.
Peneliti menggunakan alkohol isopropil sebagai gas berbahaya target yang dikenal sebagai zat beracun yang dapat menyebabkan sakit perut, sakit kepala, pusing, dan bahkan leukemia. Sensor dikonfirmasi dapat mendeteksi bahkan jumlah sekitar 200 ppm gas. Dalam eksperimen aktual menggunakan pensil papan — sumber gas volatif dalam kehidupan sehari-hari kami — alarm holografik visual muncul seketika saat pensil didekatkan ke sensor.
Salah satu metode cetak nanokomposit dikembangkan untuk menghasilkan sensor gas dapat ditekan, lentur. Struktur metasurface, yang sebelumnya diproses pada substrat keras, dirancang untuk memungkinkan produksi cepat dengan proses nanocasting satu langkah pada substrat lengkung atau lentur. Saat sensor lentur yang diproduksi dengan metode ini menempel seperti stiker pada kacamata keselamatan, ia dapat mendeteksi gas dan menampilkan alarm hologram. Diperkirakan dapat diintegrasikan dengan sistem tampilan AR tipe kaca yang sedang dikembangkan di Apple, Samsung, Google, dan Facebook.
Tim sedang mengembangkan sensor lingkungan berkinerja tinggi yang dapat menampilkan jenis dan tingkat konsentrasi gas atau biokimia di lingkungan sekitar dengan alarm holografik dan mempelajari teknik desain optik yang dapat mengkode berbagai citra holografik. Jika studi ini berhasil, dapat digunakan untuk mengurangi kecelakaan yang disebabkan oleh kebocoran biokimia atau gas. Ini akan sangat efektif di lingkungan kerja yang lebih ekstrim di mana kebisingan akustik dan visual intens.
