Memanipulasi Material Pada Skala Quantum

Memanipulasi Material Pada Skala Quantum

Dapatkan promo member baru Pengeluaran HK 2020 – 2021.

AsianScientist (9 Desember 2020) – Membuktikan bahwa hal-hal terbaik datang dalam kemasan kecil, para ilmuwan dari Institut Teknologi Tokyo telah mengembangkan metode baru untuk menghasilkan bahan yang sangat kecil dengan sifat yang belum pernah terjadi sebelumnya. Studi mereka dipublikasikan di Journal of American Chemical Society .

Seperti pepatah lama, semakin besar semakin baik. Dalam dunia material kuantum, bagaimanapun, yang terjadi sebaliknya. Bahan yang lebih kecil, semakin tidak biasa karakteristiknya.

Ketika partikel-partikel ini menjadi lebih kecil — sekitar ukuran 1 nanometer — fenomena kuantum eksotis mulai muncul. Salah satu contoh fenomena kuantum adalah keterjeratan, yang terkenal dideskripsikan oleh Einstein sebagai "aksi seram dari kejauhan". Dalam keterjeratan, dua partikel dapat secara instan memengaruhi perilaku satu sama lain bahkan dalam jarak yang sangat jauh.

Partikel yang sangat kecil ini, yang disebut sub-nanopartikel (SNP), sekarang dianggap sebagai kelas material baru dengan sifat berbeda. Namun, pembuatan SNP ini secara historis terganggu oleh kesulitan teknis, terutama untuk partikel yang mengandung banyak elemen.

“Bahkan SNP yang hanya mengandung dua elemen berbeda hampir tidak diteliti karena memproduksi sistem skala subnanometer membutuhkan kontrol yang baik dari rasio komposisi dan ukuran partikel dengan presisi atom,” kata penulis pertama studi Dr. Takamasa Tsukamoto.

Dalam upaya untuk akhirnya mencapai kendali yang tepat atas sintesis SNP, Tsukamoto dan rekan-rekannya mengembangkan teknik baru berdasarkan dendrimer — molekul simetris dengan cabang yang hampir menyerupai kepingan salju. Dengan mengendapkan garam logam ke cabang dendrimer dan kemudian melakukan reduksi dan oksidasi kimiawi, para peneliti mampu mensintesis SNP secara tepat pada dendrimer.

Menggunakan dendrimers sebagai template molekuler, Tsukamoto dan rekan-rekannya mampu menghasilkan SNP dengan rasio indium-ke-timah yang tepat. Kredit: Institut Teknologi Tokyo.

Melalui tekniknya, tim berhasil menghasilkan SNP dengan berbagai rasio indium dan timah oksida. Menganalisis sifat SNP ini, mereka menemukan bahwa sifat yang tidak biasa muncul pada rasio indium-timah 3: 4. Misalnya, SNP dengan rasio ini berwarna kuning, bukan putih biasa dan bersinar hijau di bawah sinar ultraviolet.

Menurut penulis, mengeksplorasi lebih lanjut sifat material dari SNP ini kemungkinan akan mengarah pada aplikasinya dalam elektronik dan katalis generasi berikutnya. Tetap saja, pelajaran mereka hanyalah permulaan.

"Studi kami menandai penemuan pertama fungsi unik di SNP dan prinsip dasarnya melalui pencarian skrining berurutan," kata Tsukamoto. "Kami yakin temuan kami akan berfungsi sebagai langkah awal menuju pengembangan material berukuran kuantum yang belum diketahui."

Artikel tersebut dapat ditemukan di: Tsukamoto et al. (2020) Eksplorasi Material Kuantum dengan Teknik Skrining Berurutan dari Heteroatomicity .

———

Sumber: Institut Teknologi Tokyo ; Foto: Shutterstock.
Penafian: Artikel ini tidak mencerminkan pandangan AsianScientist atau stafnya.

Majalah Ilmuwan Asia adalah majalah sains dan teknologi pemenang penghargaan yang menyoroti berita litbang dari Asia ke khalayak global. Majalah ini diterbitkan oleh Wildtype Media Group yang bermarkas di Singapura.