Peneliti Kembangkan Kamera Terahertz Murah untuk Deteksi Bahan Nonlogam

Liputan6.com, Jakarta - Radiasi Terahertz, yang panjang gelombangnya terletak di antara gelombang mikro dan gelombang cahaya tampak bagi mata, dapat menembus banyak bahan nonlogam dan mendeteksi tanda-tanda molekul tertentu.

Kualitas ini dapat bermanfaat untuk beragam aplikasi, termasuk pemindaian keamanan bandara, kontrol kualitas industri, pengamatan astrofisika, karakterisasi material yang tidak merusak, dan komunikasi nirkabel dengan pita lebar lebih tinggi daripada pita saat ini.

Namun, merancang perangkat untuk mendeteksi dan membuat gambar dari gelombang terahertz telah menjadi tantangan. Sebagian besar perangkat Terahertz yang ada saat ini juga mahal, lambat, besar, dan memerlukan sistem vakum dan suhu sangat rendah.

Sekarang, para peneliti di MIT, University of Minnesota, dan Samsung telah mengembangkan jenis kamera baru yang dapat mendeteksi gelombang terahertz dengan cepat, dengan sensitivitas tinggi, dan pada suhu dan tekanan ruangan.

Terlebih lagi, kaemra itu dapat secara bersamaan menangkap informasi tentang orientasi gelombang secara real-time; kemampuan itu tidak ditemukan pada perangkat yang ada saat ini, yang berguna untuk mengkarakterisasi bahan yang memiliki molekul asimetris atau untuk menentukan topografi permukaan bahan.

Sistem di perangkat ini menggunakan partikel yang disebut titik kuantum, yang baru-baru ini ditemukan. Partikel itu dapat memancarkan cahaya tampak ketika dirangsang oleh gelombang terahertz.

Cahaya tampak kemudian dapat direkam oleh perangkat yang mirip dengan detektor kamera elektronik standar dan bahkan dapat dilihat dengan mata telanjang.

Mahasiswa doktoral di Massachusetts Institute of Technology (MIT) Jiaojian Shi, profesor kimia di MIT Keith Nelson, dan 12 peneliti lainnya menerbitkan temuan mereka dalam sebuah makalah di jurnal telaah sejawat bereputasi Nature Nanotechnology.

Tim peneliti ini menghasilkan dua perangkat berbeda yang dapat beroperasi pada suhu ruang. Satu perangkat menggunakan kemampuan quantum dot untuk mengubah pulsa Terahertz menjadi cahaya tampak. Dengan demikian, itu memungkinkan perangkat menghasilkan gambar material. 

Sementara itu, satu perangkat lainnya mampu menghasilkan gambar yang menunjukkan keadaan polarisasi gelombang Terahertz.

Perlu diketahui, "kamera" baru ini terdiri dari beberapa lapisan, yang dibuat dengan teknik manufaktur standar seperti yang digunakan untuk microchip pada umumnya.

Susunan garis paralel emas berskala nano, dipisahkan oleh celah sempit, terletak di atas substrat; di atasnya adalah lapisan bahan titik kuantum pemancar cahaya; dan diatasnya terdapat chip CMOS yang digunakan untuk membentuk sebuah gambar.

Detektor polarisasi, yang disebut polarimeter, menggunakan struktur serupa, tetapi dengan celah berbentuk cincin berskala nano, yang memungkinkannya mendeteksi polarisasi sinar yang masuk.

Nelson menjelaskan, foton radiasi terahertz memiliki energi yang sangat rendah, sehingga mereka sulit untuk dideteksi.

"Jadi, apa yang dilakukan perangkat ini adalah mengubah energi foton kecil menjadi sesuatu yang terlihat dan mudah dideteksi dengan kamera biasa," kata Nelson. Dalam eksperimen tim, perangkat mampu mendeteksi pulsa terahertz pada tingkat intensitas rendah yang melampaui kemampuan sistem besar dan mahal saat ini.