Pionir Material dan Energi Cerdas

Para insinyur Northwestern University mengembangkan robot modular berbasis AI yang dapat bergerak, melompat, dan beradaptasi secara mandiri di berbagai medan. Robot ini terdiri dari modul otonom yang bisa bergabung untuk membentuk sistem yang lebih kompleks dan atletis. Setiap modul memiliki komponen penting seperti sirkuit, baterai, dan motor sehingga bisa beroperasi sendiri. Tim peneliti menggunakan algoritma evolusi AI untuk merancang bentuk robot yang efisien, menghasilkan desain unik yang menyerupai gerakan alam seperti lumba-lumba dan kadal. Robot ini bisa terus berjalan meski mengalami kerusakan serius karena modul yang terputus tetap dapat beroperasi sendiri dan bergabung kembali. Prototipe diuji di luar ruangan dalam berbagai kondisi medan alami seperti pasir dan akar pohon. Penemuan ini membuka kemungkinan robot masa depan yang mampu memperbaiki diri dan beradaptasi dengan cepat di lingkungan ekstrem tanpa campur tangan manusia. Kemampuan seperti ini sangat penting untuk misi eksplorasi luar ruangan, operasi penyelamatan, dan aplikasi industri berat. Robot modular ini juga membawa pendekatan baru dalam desain robot yang terus berkembang melalui simulasi komputer.

Para ilmuwan di Amerika Serikat menemukan metode baru yang menggunakan medan listrik untuk mengendalikan aliran panas dalam bahan keramik ferroelectric relaxor. Metode ini membuat phonon, getaran atom yang membawa panas, bergerak lebih lama dan lebih jauh searah medan listrik, sehingga meningkatkan efisiensi aliran panas. Penelitian yang melibatkan Oak Ridge National Laboratory dan universitas serta perusahaan terkait menggabungkan data neutron-scattering dengan pengukuran konduktivitas termal untuk mengonfirmasi peningkatan mendekati 300 persen. Metode ini jauh lebih efektif dibandingkan peningkatan 5-10 persen hasil penelitian sebelumnya. Hasil penelitian ini signifikan untuk berbagai teknologi tinggi seperti pendingin elektronik tanpa bagian bergerak, konverter energi, dan sirkuit berbasis chip. Penemuan ini membuka peluang pengembangan teknologi solid-state yang efisien dalam manajemen panas dan pemanfaatan limbah panas industri.

Horse Powertrain meluncurkan Amorphous Motor, motor inovatif dengan efisiensi 98,2% yang menggunakan baja amorf untuk motor hibrida dan EV. Motor ini memiliki laminasi baja setebal 0,025 mm yang jauh lebih tipis dibandingkan motor konvensional. Baja amorf memiliki struktur atom tidak teratur sehingga mengurangi kerugian magnetik hingga 50% pada stator motor. Motor ini mampu menghasilkan daya maksimum 140kW dan torsi 360Nm dengan efisiensi tinggi yang membantu mengurangi penggunaan bahan bakar. Dengan efisiensi tinggi ini, Amorphous Motor dapat mengurangi konsumsi bahan bakar kendaraan hibrida sebesar 1%. Motor ini mendukung pengembangan kendaraan listrik dan hibrida yang lebih ramah lingkungan dalam upaya dekarbonisasi industri otomotif.

Peneliti di China berhasil mengembangkan perangkat yang mampu menghasilkan pasangan foton dengan kemurnian 98,3%, menjadikannya salah satu sumber foton-pair terbaik berbasis solid-state. Perangkat ini menggabungkan quantum dot di dalam cavity optik yang memanfaatkan efek Purcell untuk mempercepat emisi foton dan teknik eksitasi khusus untuk mengarahkannya ke keadaan dark exciton. Dengan mengarahkan elektron ke dark exciton, perangkat dapat membentuk keadaan biexciton yang mengeluarkan dua foton dalam cascade berturut-turut. Hasil eksperimen menunjukkan efisiensi pasangan foton sebesar 29,9% dan nilai korelasi g²(0) sebesar 3,97, menandakan emisi kuat dan sangat murni. Ini berbeda dari sumber pasangan foton tradisional berbasis kristal non-linear yang bersifat probabilistik dan kurang efisien. Walaupun kini perangkat hanya bisa beroperasi pada suhu sangat rendah (di bawah 10 kelvin), penelitian ini merupakan langkah penting menuju sumber pasangan foton on-demand aplikasi nyata. Rencana penelitian selanjutnya berfokus pada peningkatan suhu operasi dan kualitas pasangan foton, yang jika berhasil, dapat memperluas aplikasi di bidang komputasi kuantum, komunikasi aman, sensor kuantum, dan pencitraan medis.

Para peneliti di Tuskegee University mengembangkan layar surya berbahan kristal fotonik yang dapat memantulkan laser dengan efisiensi tinggi tanpa mengalami panas berlebih. Layar ini dibuat dari pilar germanium, lubang udara, dan polimer dengan pola nanostruktur yang membentuk photonic band gap. Uji coba menunjukkan reflektivitas 90% pada panjang gelombang 1,2 µm saat mendapat laser 100 kW, cukup baik untuk aplikasi sistem propulsi eksperimental. Layar ini memungkinkan cahaya laser dipantulkan untuk menghasilkan daya dorong sementara cahaya matahari melewati layar tanpa meningkatkan panas. Inovasi ini memungkinkan pengembangan layar ringan dan tahan panas yang bisa memberikan dorongan kontinu dengan potensi percepatan ratusan meter per detik dalam satu jam. Teknologi ini berpotensi meningkatkan misi ruang angkasa dengan metode propulsi ramah bahan bakar dan hemat biaya.

Peneliti menemukan pola superkonduktivitas berbentuk dome pada bahan La₃Ni₂O₇, sebuah nickelat dengan struktur berlapis yang mirip dengan cuprates. Bahan ini dibuat sebagai film tipis dengan teknik epitaksi berkas molekuler yang memungkinkan kontrol presisi tingkat atom. Dome superkonduktivitas ditemukan dengan mengubah kandungan pembawa muatan menggunakan doping Sr dan pengaturan vakansi oksigen melalui annealing vakum. Pengukuran koefisien Hall menunjukkan bahwa puncak superkonduktivitas terjadi saat pembawa muatan dominan beralih dari lubang positif ke elektron negatif. Fenomena ini menandai rekonstruksi permukaan Fermi dan perubahan simetri elektronik yang mirip dengan superkonduktor berbasis tembaga. Dengan demikian, pola dome ini menjadi bukti penting bahwa mekanisme superkonduktivitas nickelat bisa terkait erat dengan elektron doped cuprates. Temuan ini membuka peta fase lengkap untuk La₃Ni₂O₇ dan memberikan panduan bagi pengembangan material superkonduktor baru dengan suhu transisi lebih tinggi tanpa perlu tekanan ekstrem. Studi lanjut dengan metode ARPES direncanakan untuk mengamati secara langsung evolusi struktur elektronik selama perubahan pembawa muatan. Hasil ini memberikan arah baru penting untuk riset superkonduktivitas dan aplikasi teknologi masa depan.

Para ilmuwan Tiongkok berhasil mengembangkan perangkat yang bisa memancarkan pasangan foton dengan tingkat kemurnian dan efisiensi sangat tinggi. Ini merupakan terobosan di bidang optik kuantum yang dapat mengubah persaingan teknologi kuantum. Penelitian ini mengatasi tantangan lama dalam menghasilkan sumber foton ganda yang handal. Perangkat baru ini dapat memancarkan 98,3% foton dalam bentuk pasangan dengan efisiensi 29,9% di bawah kondisi eksitasi pulsa. Tim peneliti dari Beijing Academy of Quantum Information Sciences bekerja sama dengan Chinese Academy of Sciences dan mendapatkan apresiasi dari ahli internasional. Efisiensi ini adalah yang terbaik di dunia dan sangat signifikan bagi perkembangan perangkat kuantum. Penemuan ini mengarah pada kemungkinan aplikasi yang lebih baik dalam pencitraan medis yang lebih tajam, enkripsi yang tidak dapat ditembus, dan sensor generasi berikutnya. Dengan menggunakan dua foton, resolusi spasial dalam pengukuran dapat menjadi dua kali lebih baik dibandingkan dengan satu foton. Ke depannya, teknologi ini bisa mempercepat kemajuan dalam bidang kuantum dan aplikasi teknologi terapan lainnya.

PNNL, laboratorium berbasis di Washington, berhasil membangun sistem pemurnian dan konversi gas silana dan germana dengan kemurnian tinggi. Kedua gas ini penting untuk riset di ilmu informasi kuantum dan produksi perangkat semikonduktor lanjut. Langkah ini merupakan pencapaian strategis untuk memperkuat rantai pasokan material kritis di AS. PNNL mengembangkan teknologi pengayaan isotop menggunakan Thermal Diffusion Isotope Separation (TDIS), yang sebelumnya diaplikasikan untuk argon dan klorin. Sistem ini dilengkapi kontrol otomatis yang memonitor ratusan variabel proses demi memastikan kondisi aman dan kemurnian tetap terjaga. IRP mendukung riset lanjutan untuk menghasilkan gas prekursor kompatibel dengan perangkat teknologi dan efisiensi produksi lebih baik. Kemajuan ini berdampak positif pada penguatan infrastruktur material khusus yang tahan banting demi teknologi maju seperti kuantum, semikonduktor generasi berikutnya, dan teknologi presisi lainnya. IRP berkomitmen mengembangkan lebih jauh kemurnian, spesifikasi produk serta menjalin kemitraan industri. Inisiatif ini diprediksi mempercepat inovasi teknologi strategis dan memperkuat posisi Amerika Serikat dalam kompetisi teknologi global.

Ilmuwan Tiongkok berhasil menciptakan perangkat pemancar pasangan foton dengan kemurnian dan efisiensi tertinggi di dunia, menandai kemajuan besar dalam optik kuantum. Inovasi ini fokus pada perangkat yang mampu menghasilkan dua foton bersamaan secara stabil, mengatasi kesulitan yang ada pada quantum dots tradisional. Penelitian dilakukan oleh tim dari Beijing Academy of Quantum Information Sciences dan Chinese Academy of Sciences dengan kolaborasi internasional. Perangkat baru dapat menghasilkan 98.3% foton dalam pasangan dan efisiensi 29.9% saat diberikan eksitasi pulsa yang singkat dan intens. Pencapaian ini dapat meningkatkan resolusi pencitraan medis, memperkuat keamanan enkripsi kuantum, dan membuka jalan untuk sensor generasi masa depan yang lebih akurat. Penemuan ini juga berpotensi mempercepat perlombaan teknologi kuantum global dan aplikasi praktis yang luas.

Peneliti dari Texas A&M University dan DEVCOM Army Research Laboratory menciptakan busa hibrida yang dapat menyerap energi hingga 10 kali lipat dibandingkan busa konvensional. Material ini mengombinasikan busa dengan kolom plastik elastis yang dicetak 3D di dalamnya untuk memperkuat struktur internal dan distribusi tekanan. Teknologi ini dinamakan In-Foam Additive Manufacturing (IFAM). Teknologi IFAM memungkinkan pencetakan jaringan strut langsung di dalam busa open-cell menggunakan printer 3D, sehingga kedua komponen bisa bekerja bersama dalam menyerap energi benturan. Penyesuaian desain strut seperti diameter dan sudut membuat materi ini dapat dituning sesuai kebutuhan kekuatan dan elastisitas tertentu. Hasilnya adalah composite ringan dengan daya tahan benturan yang tinggi. Material ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi mulai dari perlindungan helm militer dan kendaraan hingga produk konsumen seperti kasur dan bantalan dengan zona kenyamanan yang bisa diatur. Selain itu, material juga berpotensi untuk peredaman suara dan getaran, membuka peluang untuk inovasi lebih lanjut di bidang proteksi dan kenyamanan.