12 Teknologi Elektronik Canggih yang Akan Mengubah Masa Depan

Seperti namanya mengindikasikan, teknologi muncul adalah teknologi yang pengembangan dan aplikasi praktisnya belum banyak terwujud. Mereka mewakili perkembangan progresif di berbagai bidang, mulai dari robotika dan kecerdasan buatan hingga ilmu kognitif dan nanoteknologi.

Cabang elektronik, khususnya, memerankan peran kunci dalam pemrosesan sinyal, pemrosesan informasi, dan telekomunikasi. Bidang ini berhubungan dengan rangkaian listrik yang melibatkan komponen seperti sensor, dioda, transistor, dan rangkaian terintegrasi. Dengan kata sederhana, ini mencakup instrumen dan sistem elektronik kompleks seperti laptop modern dan smartphone.

Transistor pertama ditemukan pada tahun 1947. Sejak saat itu, kita telah mencapai kemajuan yang luar biasa. Hanya smartphone yang Anda gunakan saat ini sendiri mengandung lebih dari satu miliar transistor.

Ini hanyalah awal. Banyak perangkat revolusioner masih menunggu untuk ditemukan. Mari kita lihat apa yang bisa dibawa masa depan (di bidang elektronik).

12. Teknologi Bau Digital

Aroma shooter yang dipamerkan di CEATEC 2016

Banyak penelitian yang sedang dilakukan di bidang teknologi olfaktif, yang memungkinkan perangkat (atau hidung elektronik) untuk merasakan, mentransfer, dan menerima media yang dikaitkan bau seperti audio, video, dan halaman web.

Sistem pelepasan bau pertama bernama Smell-O-Vision ditemukan pada akhir tahun 1950-an. Sistem ini mampu memancarkan bau selama proyeksi film untuk meningkatkan pengalaman penonton.

Sejak saat itu, banyak fasilitas penelitian telah menghasilkan perangkat serupa. Salah satunya adalah iSmell, yang dikembangkan pada tahun 1999. Perangkat ini terdiri dari kartrid 128 bau yang dapat menghasilkan berbagai campuran bau. Namun, karena keterbatasan tertentu, produk ini tidak pernah diluncurkan secara komersial.

Di CEATEC 2016, sebuah perusahaan memperkenalkan perangkat bau wearable yang dapat dikontrol melalui smartphone dan PC. Perangkat ini masih memiliki banyak tantangan yang harus diatasi, termasuk waktu dan distribusi bau serta risiko kesehatan bau sintetik.

11. Thermal Copper Pillar Bump

Bump listrik dan termal terintegrasi pada satu substrat

Thermal copper pillar bump adalah perangkat termoelektrik mikro ukuran yang digunakan untuk pengemasan elektronik dan optoelektronik, seperti dioda laser, penguat optik semikonduktor, CPU, dan GPU.

Nextreme Thermal Solutions mengembangkan teknologi ini untuk mengintegrasikan fungsi manajemen termal aktif pada level chip. Metode ini kini digunakan oleh raksasa teknologi, termasuk Intel dan Amkor, untuk menghubungkan mikroprosesor dan chip canggih lainnya ke berbagai permukaan.

Saat arus melewati papan sirkuit, bump termal menarik panas dan mentransfernya ke bump lainnya. Proses ini dikenal sebagai efek Peltier, dan ini adalah cara bump termal membantu mengurangi panas dari rangkaian elektronik.

Berfungsi sebagai pompa panas solid-state dan menambahkan fungsi manajemen termal pada permukaan chip. Bump termal saat ini memiliki kira-kira 20 μm tinggi dan 238 μm lebar (diameter). Teknologi generasi mendatang akan menurunkan ketinggian bump termal menjadi 10 μm.

10. Disulfida Molibdenum

Disulfida molibdenum (MoS2)

Disulfida molibdenum adalah senyawa anorganik yang banyak digunakan dalam elektronik sebagai pelumas kering karena gesekan rendah dan ketahanannya. Seperti silikon, ini adalah semikonduktor diamagnetik dengan bandgap tidak langsung dan bandgap 1,23 eV.

Disulfida molibdenum adalah pelumas kering umum dengan ukuran partikel antara 1-100 mikrometer. Sering digunakan dalam produksi transistor efisien, detektor cahaya, mesin dua tak, dan sendi universal.

Pada tahun 2017, disulfida molibdenum dua dimensi digunakan untuk membangun mikroprosesor 1-bit yang berisi 115 transistor. Ini juga telah digunakan untuk menciptakan memtransistor 3 terminal. Tahun-tahun mendatang, senyawa ini bisa menjadi tulang punggung segala macam gadget elektronik.

9. E-Textiles

Tekstil elektronik (atau pakaian cerdas) adalah kain yang disematkan dengan komponen digital dan elektronik untuk memberikan nilai tambah bagi pemakainya. Ada banyak aplikasi lain yang bergantung pada integrasi elektronik ke dalam kain, seperti teknologi desain interior.

Teknologi ini dianggap revolusioner karena memiliki kemampuan untuk melakukan beberapa hal yang kain konvensional tidak bisa, termasuk menghantar energi, berkomunikasi, bertransformasi, dan tumbuh.

Aplikasi masa depan untuk pakaian cerdas dapat dikembangkan untuk pemantauan kesehatan, pelacakan tentara, dan pemantauan pilot. Pemantauan fisiologis pribadi dan portabel, komunikasi, pemanasan, dan pencahayaan semuanya dapat mendapat manfaat dari teknologi ini.

8. Spintronics

Spintronics (atau elektronik spin) merujuk pada spin intrinsik elektron dan momen magnet terkaitnya dalam fisika padatan. Ini sangat berbeda dari elektronik konvensional: bersama dengan status muatan, spin elektron digunakan untuk meningkatkan derajat kebebasan.

Sistem spintronic dapat digunakan untuk menyimpan dan mentransfer data secara efisien. Perangkat ini sangat diminati di bidang komputasi neuromorfik dan komputasi kuantum.

Teknologi ini juga digunakan di bidang medis (untuk mengidentifikasi kanker) dan menjanjikan kemajuan besar untuk elektronik digital.

7. Sistem Nanoelektromekanik

Mikrograf elektron Sistem Nanoelektromekanik yang dibuat dari silikon kristal tunggal | Kredit: H. G. Craighead

Sistem nanoelektromekanik mengintegrasikan elemen elektronik nano ukuran dengan mesin mekanik untuk membentuk sensor fisik dan kimiawi. Mereka merupakan langkah miniaturisasi logis berikut dari yang disebut sistem mikroelektromekanik.

Mereka memiliki properti luar biasa yang membuka jalan bagi berbagai aplikasi, mulai dari resonator frekuensi ultra tinggi hingga sensor kimia dan biologis. Berikut adalah beberapa atribut kunci sistem nanoelektromekanik:

• Frekuensi fundamental dalam rentang mikrogelombang
• Massa aktif dalam rentang femtogram
• Sensitivitas massa hingga level attogram dan subattogram
• Sensitivitas gaya pada level attonewton
• Konsumsi daya dalam urutan 10 aw
• Tingkat integrasi sangat tinggi, mencapai satu triliun elemen per sentimeter persegi

6. Elektronika Molekuler

Ilustrasi perangkat satu molekul

Seperti namanya mengindikasikan, elektronika molekuler menggunakan molekul sebagai blok pembangun primer untuk sirkuit elektronik. Ini adalah bidang lintas disiplin yang mencakup ilmu bahan, kimia, dan fisika.

Teknologi ini akan memungkinkan pengembangan sirkuit elektronik yang jauh lebih kecil (pada skala nano) dari yang saat ini mungkin menggunakan semikonduktor tradisional seperti silikon. Dalam perangkat seperti ini, gerakan elektron diatur oleh mekanika kuantum.

Meskipun seluruh sirkuit yang terdiri esclusi dari elemen berukuran molekul masih sangat jauh dari terwujud, permintaan yang terus tumbuh untuk daya komputasi lebih besar dan keterbatasan teknik litografi saat ini membuat transisi tampak tidak dapat dihindari.

Ilmuwan saat ini sedang bekerja pada molekul dengan karakteristik menarik untuk mencapai kontak yang dapat direproduksi dan andal antara segmen molekuler dan bahan bulk elektroda.

5. Hidung Elektronik

Hidung elektronik mengidentifikasi komponen tertentu dari bau dan menganalisis komposisi kimiawnya. Ini berisi mekanisme untuk deteksi kimia, termasuk larutan sensor elektronik dan alat kecerdasan buatan untuk pengenalan pola.

Perangkat seperti ini telah ada selama lebih dari dua dekade tetapi biasanya mahal dan besar. Peneliti mencoba membuat perangkat ini lebih murah, lebih kecil, dan lebih sensitif.

Instrumen hidung elektronik digunakan oleh fasilitas penelitian, departemen produksi, dan laboratorium kontrol kualitas untuk berbagai tujuan, seperti deteksi kontaminasi, kerusakan, dan pemalsuan. Mereka juga digunakan dalam diagnosis medis dan deteksi kebocoran gas serta polutan untuk pelindungan lingkungan.

4. Biometrik 3D

Penggunaan informasi biometrik meningkat tahun demi tahun, terutama di bidang terkait perbankan, forensik, dan keamanan publik. Sebagian besar pengenalan biometrik menggunakan gambar dua dimensi.

Namun, beberapa teknik biometrik canggih telah dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Ini termasuk teknik pengenalan sidik jari 3D, sidik telapak tangan 3D, telinga 3D, dan wajah 3D.

Baik untuk tujuan interaksi manusia-komputer atau keamanan yang ditingkatkan, akan ada aplikasi luas dari biometrik yang andal.

3. Kulit Elektronik dan Lidah Elektronik

Lidah elektronik untuk pengujian anggur | Kredit: Kenny McMahon / Washington State University

Bahan yang dapat meregang, fleksibel, dan dapat menyembuhkan diri sendiri yang dapat meniru fitur kulit hewan atau manusia disebut kulit elektronik. Ada berbagai macam bahan yang merespons perubahan tekanan dan panas serta mampu mengukur informasi melalui interaksi fisik.

Bahan tersebut dapat membuka pintu baru untuk aplikasi yang berguna, seperti prosesa, robotika lunak, pemantauan kesehatan, dan kecerdasan buatan. Desain kulit elektronik baru di masa depan akan mencakup bahan dengan kekuatan mekanik tinggi, kemampuan sensori yang lebih baik, kemampuan daur ulang, dan properti penyembuhan diri.

Sebaliknya, lidah elektronik mengukur dan membandingkan rasa. Ini berisi banyak sensor; masing-masing memiliki spektrum reaksi yang berbeda, mampu mendeteksi senyawa organik dan anorganik.

Lidah elektronik memiliki aplikasi di berbagai bidang, mulai dari sektor makanan dan minuman hingga industri farmasi. Ini juga digunakan untuk mengukur produk target dan memantau parameter lingkungan.

2. Memristor

Konsep memristor diperkenalkan oleh insinyur listrik Amerika Serikat Leon Chua pada tahun 1971. Ia menyimpulkan kemungkinan adanya elemen sirkuit nonlinier tambahan yang menghubungkan fluks magnetis dan muatan.

Setiap sirkuit elektronik terdiri dari komponen pasif seperti induktor, kapasitor, dan resistor. Ada komponen keempat yang disebut memristor – ini adalah semikonduktor yang digunakan untuk menciptakan perangkat penyimpanan dengan konsumsi daya rendah.

Sebuah memristor mengatur aliran arus dalam sirkuit sambil mengingat jumlah muatan yang sebelumnya telah mengalir melaluiinya. Memristor adalah komponen non-volatil yang memiliki penyimpanan serta kecepatan yang sangat tinggi.

Paten memristor mencakup aplikasi dalam pemrosesan sinyal, antarmuka otak-komputer, komputasi yang dapat dikonfigurasi ulang, logika yang dapat diprogram, dan jaringan saraf. Di masa depan, perangkat ini dapat diterapkan untuk melakukan logika digital dengan implikasi pengganti gerbang NAND.

1. Layar Fleksibel

Royole: layar fleksibel super tipis | Kredit Gambar: Paul Sawers / VentureBeat

Banyak produsen elektronik konsumen menunjukkan minat pada layar fleksibel: mereka bekerja untuk menerapkan teknologi ini dalam smartphone dan tablet.

OLED yang berdasarkan substrat fleksibel (baik logam, plastik, atau kaca) adalah salah satu tampilan visual elektronik yang paling menjanjikan yang dapat dibengkokkan. Panel logam dan kaca yang digunakan dalam OLED fleksibel sangat tipis, ringan, tahan lama, dan hampir tidak pecah.

Di CES 2018, LG memperkenalkan prototipe layar OLED 4K 65 inci yang dapat digulung. TV ini digulung dengan sentuhan tombol dan kemudian menarik diri dari pandangan saat tidak dibutuhkan.

Pada September 2019, Samsung meluncurkan smartphone lipat baru yang dapat digunakan baik sebagai tablet maupun smartphone.

Perangkat lipat generasi saat ini memiliki banyak kekurangan dan terlalu mahal. Sebagian besar adalah perangkat konsep bagi pengguna awal, bukan perangkat yang cocok untuk pasar massal. Namun, jelas bahwa layar fleksibel berkembang menjadi sesuatu yang sangat berbeda, yang dapat mengarah pada perkembangan yang menakjubkan di seluruh industri teknologi.