Courtesy of InterestingEngineering

Akselerator Partikel Meja Menggunakan Nanotube Karbon dan Laser untuk Sinar-X Canggih

Mengembangkan akselerator partikel mikro berteknologi tinggi yang mampu menghasilkan sinar-X koheren dan intens setara sinkrotron besar, sehingga membuka akses yang lebih luas dan mudah terhadap sumber sinar-X untuk penelitian, medis, dan industri.

17 Nov 2025, 20.05 WIB

90 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Akselerator partikel mini dapat mengubah cara akses ilmuwan terhadap alat analisis canggih.
Nanotube karbon memiliki potensi besar untuk menghasilkan medan listrik yang sangat tinggi dalam akselerator ukuran mikroskopis.
Kehadiran akselerator sinar-X di fasilitas kecil dapat mempercepat penelitian dalam bidang medis dan ilmiah.

Liverpool, Inggris - Sumber cahaya sinar-X intens yang biasa dihasilkan oleh fasilitas sinkrotron berukuran besar kini dapat diperkecil ke skala mikrometer. Penelitian baru menunjukkan bagaimana nanotube karbon yang sangat kecil, digabungkan dengan teknologi laser polarasi melingkar, mampu meniru proses akselerasi elektron yang terjadi di sinkrotron raksasa. Ini berarti kita bisa memiliki akselerator partikel yang cukup kecil untuk diletakkan di atas meja, membuka kemungkinan baru bagi riset dan aplikasi medis.

Sinkrotron saat ini sangat besar dan mahal, biasanya mengambil ruang seperti stadion sepak bola sehingga aksesnya terbatas. Teknologi baru ini memanfaatkan gelombang yang disebut surface plasmon polaritons, yang muncul saat cahaya laser memantul dan menempel di permukaan nanotube karbon. Ketika laser berputar membentuk pola seperti gabungan sekrup, elektron yang berada di dalam tabung ini turut berputar dan dipercepat secara sinkron, menghasilkan radiasi sinar-X yang sangat kuat dan koheren.

Nanotube karbon ideal untuk digunakan karena kuat menahan medan listrik ekstrem, bahkan ratusan kali lebih kuat dari yang digunakan di akselerator konvensional. Susunannya yang rapat membentuk tabung vertikal yang cocok dengan pola laser polarasi melingkar secara presisi, menjadikan proses akselerasi berlangsung sangat efisien dan efektif. Simulasi menunjukkan medan listrik yang tercipta dapat mencapai several teravolt per meter, angka yang belum pernah dicapai oleh teknologi pendahulu.

Manfaat dari perangkat meja ini sangat besar di berbagai bidang. Rumah sakit bisa menggunakan sinar-X berkualitas tinggi untuk diagnosa yang lebih jelas tanpa perlu mengirim pasien ke fasilitas besar. Ilmuwan dapat menganalisa struktur protein lebih cepat untuk penelitian obat, dan insinyur dapat memeriksa komponen elektronik secara non-destruktif dengan alat yang jauh lebih kecil dan mudah diakses. Secara keseluruhan, teknologi ini bisa menjembatani kesenjangan antara alat ilmiah besar dan kebutuhan riset sehari-hari.

Peneliti menegaskan akselerator mini ini tidak akan menggantikan mesin besar seperti Large Hadron Collider yang digunakan untuk fisika energi tinggi, melainkan akan hadir berdampingan. Mesin besar tetap penting untuk riset dasar dan penemuan, sementara akselerator mini menyebarluaskan akses ke teknologi analitik tingkat tinggi ke lebih banyak pengguna di skala yang lebih kecil. Penelitian ini dipublikasikan dalam Physical Review Letters dan sudah mulai memasuki tahap eksperimen di laboratorium.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/ultra-compact-particle-accelerator-concept

Analisis Ahli

Prof. Dr. Carsten P. Welsch

"Pendekatan menggunakan surface plasmon polaritons dan nanotube karbon menawarkan cara inovatif untuk mengkompres teknologi sinkrotron menjadi skala mikrometer, membuka peluang baru untuk akselerator partikel ultra-kompak."

Bifeng Lei

"Simulasi kami menunjukkan medan listrik yang dihasilkan mampu melampaui batas teknologi saat ini, yang berarti perangkat masa depan dapat menghasilkan sinar-X dengan kualitas dan intensitas luar biasa dalam ukuran yang sangat kecil."

Analisis Kami

"Penelitian ini membuka babak baru dalam teknologi akselerator partikel dengan memanfaatkan sifat unik nanotube karbon dan medan listrik intens, yang bisa memperkecil ukuran perangkat tanpa mengorbankan performa. Jika berhasil direalisasikan, ini bakal mengubah lanskap riset ilmiah dan aplikasi praktis sinar-X, membuat teknologi canggih jauh lebih terjangkau dan mudah diakses."

Prediksi Kami

Dalam beberapa tahun ke depan, kita mungkin akan melihat prototipe akselerator partikel berbasis nanotube yang dapat dipasang di laboratorium kecil, rumah sakit, dan universitas, merevolusi cara sumber sinar-X digunakan dalam berbagai disiplin ilmu dan industri.

Pertanyaan Terkait

Apa yang diusulkan oleh penelitian terbaru terkait akselerator partikel?

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa akselerator partikel yang menghasilkan sinar-X intens dan koheren dapat diciptakan dalam skala mikroskopis dengan menggunakan nanotube karbon dan cahaya laser.

Bagaimana nanotube karbon berperan dalam pengembangan akselerator mini?

Nanotube karbon dapat menahan medan listrik yang sangat kuat dan ketika dibentuk menjadi struktur yang teratur, mereka menjadi saluran ideal untuk cahaya laser yang berputar.

Apa keuntungan dari memiliki akselerator sinar-X di fasilitas kecil?

Memiliki akselerator sinar-X di fasilitas kecil memungkinkan rumah sakit, universitas, dan laboratorium industri untuk menghasilkan sumber radiasi berkualitas tinggi sendiri, mempercepat proses penelitian dan pengembangan.

Siapa yang memimpin simulasi dalam penelitian ini?

Simulasi dalam penelitian ini dipimpin oleh Bifeng Lei, seorang asisten penelitian di Sekolah Ilmu Fisika.

Di mana penelitian ini dipresentasikan?

Penelitian ini dipresentasikan di workshop NanoAc yang diadakan di Liverpool.