Diposting Senin, 28 November 2011 jam 9:33 am oleh Evy Siscawati

Lubang Tertutup dapat Memperkuat bukannya Menghentikan Cahaya Lewat

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Senin, 28 November 2011 -


Sebuah tim peneliti menemukan kalau meletakkan sebuah tutup logam dalam lubang kecil di film logam tidak menghentikan cahaya sama sekali, malah memperkuat transmisinya. Dalam sebuah contoh rekayasa fisika yang aneh yang dapat terjadi pada skala sangat kecil, insinyur listrik Stephen Chou dan koleganya membuat array lubang kecil dalam sebuah film logam tipis, lalu memblokir setiap lubang dengan tutup logam gelap. Ketika mereka mengirim cahaya ke lubang-lubang tersebut, mereka menemukan kalau 70 persen lebih banyak cahaya muncul ketika lubang diblokir ketimbang dibuka.

 “Keyakinan umum dalam optika adalah bila anda memiliki film logam dengan lubang sangat kecil dan anda menutup lubang dengan logam, transmisi cahaya akan terblokir sepenuhnya,” kata Chou, profesor teknik. “Kami sangat terkejut.”

 Chou mengatakan hasil ini dapat memiliki implikasi dan manfaat signifikan. Pertama, ia dapat membuat para ilmuan dan insinyur berpikir ulang tentang teknik yang telah mereka pakai ketika mereka ingin memblokir semua transmisi cahaya. Dalam instrumen optik sangat sensitif, seperti mikroskop, teleskop, spektrometer, dan detektor optik lainnya, misalnya, biasanya film logam dilapisi kedalam gelas untuk memblokir cahaya. Partikel debu, yang tidak dapat dihindari dalam pengendapan film logam, menciptakan lubang kecil dalam film logam, namun lubang ini diasumsikan tidak berbahaya karena partikel debu menjadi tertutup dan diselubungi logam, yang diduga memblokir cahaya sepenuhnya.

 “Asumsi ini salah – sumbat tidak menghentikan kebocoran namun malah memperkuatnya,” kata Chou.

Beliau menjelaskan kalau dalam bidangnya yaitu nanoteknologi, cahaya sering digunakan dalam teknik yang disebut fotolitografi untuk mengukir pola ultrakecil dalam silikon atau bahan lainnya. Pola film logam tipis pada lempeng gelas berperan sebagai topeng, mengarahkan cahaya melewati lokasi tertentu di lempeng dan memblokir daerah lain. Dengan penemuan ini, insinyur harus memeriksa apakah topeng tersebut memblokir cahaya seperti yang diharapkan, kata Chou.

 Sebaliknya, Chou berkata, penemuan teknik pemblokiran baru ini dapat digunakan di situasi ketika sebuah letupan transmisi cahaya dibutuhkan. Dalam mikroskopi medan dekat misalnya, para ilmuan melihat sangat detail dengan melewatkan cahaya menembus sebuah lubang dengan ukuran diameter sepermiliar meter. Dengan teknik baru ini, jumlah cahaya yang melewati lubang – dan karenanya jumlah informasi mengenai benda yang dilihat – dapat ditingkatkan dengan memblokir lubangnya.

Chou dan koleganya tertarik pada fenomena penguatan transmisi cahaya lewat lubang tertutup dalam penelitian mereka dalam mengembangkan detektor ultrasensitif yang mengindera kimiawi dalam jumlah kecil, yang digunakan untuk diagnosa medis hingga deteksi bahan peledak. Detektor ini menggunakan film logam tipis dengan array lubang dan cakram logam untuk memperkuat sinyal lemah yang dihasilkan ketika berkas laser menemukan sebuah molekul, memungkinkan sensitivitas yang jauh lebih besar dalam mendeteksi zat.

 Dalam salah satu detektor eksperimental mereka, para peneliti mempelajari transmisi cahaya lewat array lubang kecil yang diameternya 60 nanometer (sepermiliar meter) dan terpisah 200 nanometer dalam sebuah film emas yang tebalnya 40 nanometer. Tiap lubang kecil ditutup dengan sebuah cakram emas yang 40 persen lebih besar dari lubang. Cakram berada di puncak lubang dengan sedikit celah antara permukaan logam dan cakram.

 Para peneliti mengarahkan laser ke bagian bawah film dan menguji apakah ada cahaya laser yang menembus logam, melewati sungkup, dan dapat dideteksi di sisi lain. Mengejutkannya, mereka menemukan kalau transmisi cahaya total justru 70 persen lebih tinggi ketika lubang diblokir dengan cakram logam ketimbang tidak diblokir. Para peneliti mengulang eksperimen yang sama dengan menyinari cahaya dari arah berlawanan – mengarah ke sisi sungkup dan melihat cahaya yang ditransmisikan di bawah film – dan menemukan hasil yang sama.

 “Kami tidak menduga lebih banyak cahaya yang akan datang,” kata Chou. “Kami menduga logam itu memblokir cahaya sepenuhnya.”

 Chou mengatakan kalau cakram logam bertindak sebagai “antena” yang mengambil dan meradiasikan gelombang elektromagnetik. Dalam kasus ini, cakram logam mengambil cahaya dari satu sisi lubang dan meradiasikannya ke sisi lain. Gelombang berjalan sepanjang permukaan logam dan melompat dari lubang ke sungkup, atau sebaliknya tergantung dari arah mana cahaya datang. Tim peneliti Chou melanjutkan penyelidikan efek ini dan bagaimana ia dapat diterapkan untuk meningkatkan kinerja detektor ultrasensitif.

 Para peneliti menerbitkan penemuan mereka tanggal 7 oktober di jurnal  Optics Express, dan segera menjadi makalah paling banyak diunduh. Selain Chou, tim memuat mahasiswa pasca sarjana   Wen-Di Li dan peneliti pasca doktoral Jonathan Hu dari jurusan teknik listrik. Karya ini disponsori sebagian oleh Dewan Penelitian Lanjut Pertahanan dan Yayasan Sains Nasional.

Sumber berita:

Princeton University, Engineering School.

Referensi jurnal :

Wen-Di Li, Jonathan Hu, Stephen Y. Chou. Extraordinary light transmission through opaque thin metal film with subwavelength holes blocked by metal disks. Optics Express, 2011; 19 (21): 21098 DOI: 10.1364/OE.19.021098

Evy Siscawati
Facts are the air of scientists. Without them you can never fly (Linus Pauling). Berjalan di pantai, dud dud, berjalan di pantai, dud dud (ESW).
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.