Kejutan Holografi Menggunakan Elektron untuk Memvisualisasikan Objek Skala Nano di Bawah Batas Cahaya
- Peneliti menggunakan elektron yang merambat bebas untuk melihat bagaimana cahaya berperilaku di luar batasan panjang gelombang.
- Mereka berhasil mengembangkan metode holografi baru yang menangkap objek skala nano.
- Ini dapat membuka pintu baru untuk komputasi kuantum.
Konsep hologram pertama kali ditemukan pada 1948, namun ilmuwan tidak mampu menciptakan hologram hingga penemuan sumber cahaya yang tepat, laser, pada 1960. Sejak saat itu, holografi berkembang pesat, baik dalam bidang tampilan maupun citra ilmiah.
Holografi optik sekarang telah menjadi metode populer untuk citra 3D bahan makroskopis dan aplikasi keamanan. Namun, resolusi spasial metode ini terbatas oleh panjang gelombang cahaya (1 mikrometer). Oleh karena itu, ini tidak dapat digunakan untuk citra objek yang lebih kecil (skala nano).
Baru-baru ini, peneliti di Swiss Federal Institute of Technology menemukan teknik yang membantu mereka mengamati bagaimana cahaya berperilaku di luar batasan panjang gelombang (pada skala nanometrik). Mereka menggunakan media fotografik aneh – elektron yang merambat bebas.
Elektron Berinteraksi dengan Cahaya
Arah cahaya dan elektron bebas adalah parameter krusial karena tidak seperti fotografi konvensional, ini sensitif terhadap fase cahaya. Setelah berinteraksi dengan cahaya, elektron berada dalam keadaan superposisi dengan energi yang berbeda.
Referensi: Science Advances | DOI:10.1126/sciadv.aav8358 | EPFL
Jika elektron ini berinteraksi dengan pulsa laser lain, keadaan mereka berubah dengan cepat berdasarkan penundaan terkecil antara keduanya, menunjukkan distribusi energi yang sangat berbeda. Peneliti membangun peta distribusi energi untuk menentukan secara akurat posisi cahaya pada suatu saat.
Elektron yang merambat bebas berinteraksi dengan cahaya dan mengubah keadaan mereka | Kredit: para peneliti
Faktanya, mereka menggunakan prinsip fisika ini untuk menciptakan film waktu nyata dari propagasi gelombang cahaya dalam struktur nano pada resolusi waktu dan ruang yang paling halus.
Salah Satu Cara untuk Komputasi Kuantum
Untuk memisahkan sinar referensi elektron dan sinar citra elektron dalam energi, peneliti menggunakan sifat kuantum dari interaksi elektron-cahaya. Ini memungkinkan mereka untuk mengenkripsi data pada fungsi gelombang elektron, menggunakan pulsa cahaya. Ini memungkinkan untuk memetakan data dengan mikroskopi elektron transmisi ultra cepat.
Secara keseluruhan, teknik baru ini memiliki 2 keuntungan utama –
- Citran medan elektromagnetik dengan presisi nanometer dan attosecond dalam ruang dan waktu.
- Ini dapat diterapkan pada aplikasi komputasi kuantum untuk menyesuaikan karakteristik kuantum elektron bebas.
Pendekatan ini menyediakan resolusi spasial tertinggi dibandingkan teknik lain yang ada. Sejauh ini, teknologi terbatas pada instrumen optik mikroskopik yang menggunakan foton yang merambat bebas.
Baca: Sekarang Memungkinkan untuk Mengubah Cahaya Terlihat Secara Kimiawi Menjadi Cahaya Inframerah
Ini adalah langkah pertama untuk mengintegrasikan dan meminisirkan peralatan cahaya pada sirkuit terintegrasi. Studi ini juga membuka kemungkinan untuk lebih memahami bagaimana cahaya berperilaku dalam komputer fotonik, nanopartikel dan atom.
