Courtesy of InterestingEngineering

Terobosan Memanipulasi Dark Excitons: Teknologi Optik Kuantum Masa Depan

Membuka akses dan pengendalian fenomena dark excitons yang sebelumnya tersembunyi untuk mengembangkan teknologi optik dan kuantum yang lebih kecil, cepat, dan hemat energi.

13 Nov 2025, 01.25 WIB

247 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Penelitian ini memungkinkan pengendalian eksiton gelap secara terukur dan dapat dibalik.
Emisi eksiton gelap dapat diperkuat hingga hampir 300.000 kali, menjadikannya terlihat dan dapat dikendalikan.
Penemuan ini membuka peluang baru dalam teknologi fotonik dan kuantum dengan material 2D.

New York , Amerika Serikat - Peneliti dari City University of New York dan University of Texas di Austin telah menemukan cara baru untuk memanipulasi dark excitons, yaitu fenomena cahaya yang selama ini sulit diamati. Dark excitons adalah keadaan cahaya-materi yang ditemukan di semikonduktor atom yang sangat tipis. Biasanya, dark excitons sangat lemah memancarkan cahaya sehingga sulit digunakan dalam teknologi.

Untuk mengatasi masalah ini, peneliti membuat sebuah cavity optik nanoskopik menggunakan nanotube emas dan sebuah lapisan tunggal tungsten diselenide yang hanya tiga atom tebal. Struktur ini berhasil meningkatkan emisi cahaya dari dark excitons hingga 300.000 kali, menjadikannya tidak hanya terlihat tapi juga dapat dikendalikan secara presisi pada skala nano.

Lebih lanjut, tim riset menunjukkan bahwa dark excitons bisa diatur pengeluarannya menggunakan medan listrik dan magnetik. Hal ini penting karena memungkinkan penyesuaian karakteristik emisi cahaya untuk diaplikasikan dalam photonics chip, sensor, dan komunikasi kuantum yang aman tanpa mengubah sifat alami semikonduktor.

Penelitian ini juga menjawab pertanyaan lama dalam komunitas nanofotonik tentang apakah struktur plasmonik dapat memperkuat emisi dark excitons tanpa mengubah karakteristik dasarnya. Solusi mereka menggunakan lapisan boron nitride sangat tipis untuk menjaga integritas excitons sekaligus memperkuat sinyalnya.

Dukungan dari berbagai badan penelitian seperti Air Force Office of Scientific Research dan National Science Foundation menjadi penguat penting bagi studi ini. Hasilnya menandai kemajuan besar menuju sistem kuantum yang lebih kecil, cepat, dan efisien dibandingkan teknologi optik saat ini.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/dark-excitons-shine-quantum-control

Analisis Ahli

Andrea Alù

"Ini adalah terobosan krusial dalam mengakses dan mengendalikan fenomena optik yang sulit ditangkap, membuka peluang revolusioner dalam teknologi kuantum."

Jiamin Quan

"Penemuan state spin-forbidden dark excitons menandai awal eksplorasi baru yang akan memperkaya ilmu material dan teknologi nano."

Analisis Kami

"Penelitian ini merupakan lompatan besar dalam nanofotonik karena berhasil membuka akses ke dark excitons yang sebelumnya tidak dapat dimanfaatkan secara praktis, menunjukkan kehebatan rekayasa nanoskopis. Dengan kemampuan mengendalikan dan memperkuat emisi dark excitons tanpa merusak materi, aplikasi praktis dalam komputasi kuantum dan sensor sangat mungkin terwujud dalam waktu dekat."

Prediksi Kami

Penemuan ini kemungkinan akan mempercepat pengembangan perangkat kuantum dan optik canggih yang lebih efisien serta memperluas riset di bidang material 2D dan teknologi nanoskopis.

Pertanyaan Terkait

Apa itu eksiton gelap dan mengapa mereka penting?

Eksiton gelap adalah keadaan cahaya-materi yang eksotis ditemukan dalam semikonduktor tipis dan penting karena sifatnya yang ideal untuk aplikasi informasi kuantum dan sensing.

Siapa yang terlibat dalam penelitian ini?

Penelitian ini melibatkan peneliti dari City University of New York (CUNY) dan University of Texas at Austin, termasuk Andrea Alù dan Jiamin Quan.

Bagaimana tim peneliti berhasil membuat eksiton gelap terlihat?

Tim peneliti berhasil membuat eksiton gelap terlihat dengan merancang rongga optik nanoscale yang terbuat dari tabung nanot emas dan tungsten diselenide.

Apa dampak dari penelitian ini terhadap teknologi kuantum?

Penelitian ini dapat mengarah pada pengembangan teknologi kuantum yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien, termasuk dalam sensing dan komunikasi aman.

Apa yang baru ditemukan oleh tim peneliti terkait eksiton gelap?

Tim peneliti menemukan keluarga baru eksiton gelap yang sebelumnya tidak pernah diamati dan membuka jalan untuk eksplorasi keadaan kuantum tersembunyi lainnya.