Revolusi Energi & Komputasi Mutakhir

Peneliti dari Fermilab dan beberapa institusi internasional berhasil meningkatkan kemampuan sensor SMSPD untuk mendeteksi partikel bermuatan dengan presisi tinggi. Peningkatan menggunakan film tungsten silisida lebih tebal berhasil meningkatkan efisiensi deteksi dan resolusi waktu sensor. Studi ini juga mencatat deteksi muon sebagai terobosan baru dalam penggunaan SMSPD. SMSPD menawarkan area aktif yang lebih besar dibandingkan sensor sebelumnya, memungkinkan deteksi dan pelacakan partikel lebih efektif. Sensor ini disebut sebagai 'sensor 4D' karena mampu memberikan resolusi spasial dan waktu yang lebih baik secara bersamaan. Pengujian suhu sensor array SMSPD juga dilakukan untuk keperluan eksperimen pencarian materi gelap yang memerlukan latar belakang rendah. Peningkatan teknologi SMSPD dapat membuka jalan bagi eksperimen akselerator partikel baru dan pencarian materi gelap dengan presisi tinggi. Sensor ini menjadi kunci dalam menghasilkan dan melacak jutaan partikel per detik secara akurat. Tim peneliti berkomitmen untuk terus mengembangkan sensor ini guna mendukung terobosan fisika fundamental di masa depan.

Studi baru menemukan bahwa tanah simulasi Mars dapat membahayakan tardigrades, organisme mikroskopis yang terkenal tahan terhadap kondisi ekstrem. Penelitian ini menggunakan dua simulasi tanah Mars bernama MGS-1 dan OUCM-1 untuk menguji dampaknya terhadap kelangsungan hidup tardigrades. Hasil pengujian menunjukkan bahwa tardigrades mengalami penurunan aktivitas dan kematian signifikan dalam tanah simulasi MGS-1. Partikel mineral ditemukan menempel di mulut tardigrades, mengindikasikan gangguan biologis. Namun setelah tanah MGS-1 dicuci dengan air, kelangsungan hidup tardigrades membaik hampir seperti kondisi di Bumi. Penemuan ini berimplikasi pada perlindungan planet Mars dari kontaminasi organisme Bumi serta membuka kemungkinan penggunaan tanah Mars yang sudah dicuci untuk pertanian dan pembentukan ekosistem di masa depan. Meski demikian, penggunaan air sebagai sumber daya di Mars menjadi tantangan besar.

Para peneliti dari India, Australia, dan Inggris berhasil menciptakan katoda inovatif untuk baterai sodium-ion menggunakan campuran besi-fosfat-pirofosfat dengan struktur terowongan tiga dimensi. Tim memperkenalkan indium sebagai substitusi sebagian besi untuk meningkatkan konduktivitas material katoda sehingga ion sodium dapat bergerak lebih cepat dan lancar melalui katoda. Mereka menggunakan efek Leidenfrost yang diadaptasi dari fenomena fisika lama untuk memproses material katoda, menghasilkan partikel berpori yang mampu menyerap elektrolit secara efisien tanpa merusak struktur kristal selama ribuan siklus pengisian. Metode ini menghindari penggunaan furnace dan menjadikan proses manufaktur lebih ramah lingkungan dan hemat energi. Hasilnya, katoda tersebut menunjukkan energi tinggi sekitar 359 Wh/kg dan daya tahan luar biasa mampu melewati 10.000 siklus pengisian-pengosongan, bertahan jauh lebih lama dibandingkan baterai lithium-ion standar. Pencapaian ini membuka peluang besar untuk memanfaatkan baterai sodium sebagai solusi penyimpanan energi murah, efisien, dan ramah lingkungan dalam skala besar.

Robot skala serangga ini dapat melompat hingga 188 kali berturut-turut tanpa menghentikan gerakannya. Robot ini tidak menggunakan komponen elektronik seperti baterai atau prosesor, melainkan sepenuhnya mengandalkan respons material dan struktur geometrisnya. Penemuan ini membuktikan bahwa mekanisme sederhana dapat menghasilkan gerakan otomatis yang tahan lama. Robot terbuat dari liquid crystal elastomers, material elastis yang berubah bentuk saat terkena cahaya. Material ini menyimpan energi elastik hingga mencapai titik kritis di mana ia melepaskan energi tersebut dalam bentuk lompatan. Mekanisme self-shadowing membantu material untuk mengatur siklus pendinginan dan mengembalikan bentuk awal secara otomatis tanpa sistem kontrol elektronik. Inovasi ini membuka peluang aplikasi di bidang pemantauan kebakaran hutan, operasi di zona berbahaya, serta pengembangan pakaian adaptif yang bisa mengubah kekakuan. Teknologi ini menandai langkah penting dalam mewujudkan robotika lunak yang tahan lama, efisien energi, dan mampu beroperasi dalam kondisi ekstrem tanpa bantuan elektronik.

Fisika di Universitas Texas berhasil mengkonfirmasi teori lama tentang perilaku magnetisme dalam material ultra-tipis dua dimensi. Mereka menggunakan kristal NiPS3 setebal satu atom dan menurunkan suhunya hingga menampilkan dua transisi magnetik penting secara berurutan. Ini pertama kalinya seluruh rangkaian fase magnetik dalam model jam enam keadaan terbukti dalam satu material. Saat suhu turun antara -150 dan -130 Celsius, NiPS3 memasuki fase Berezinskii–Kosterlitz–Thouless (BKT) dimana momen magnetik atom membentuk vortex yang berpasangan berputar berlawanan arah. Ketika suhu semakin rendah, momen magnetik terkunci ke salah satu dari enam arah simetris, memasuki fase jam enam keadaan yang stabil. Kedua fase ini sesuai dengan prediksi teori sejak 1970-an. Penemuan ini menegaskan model jam enam keadaan sebagai kerangka utama fisika material dua dimensi dan membuka kemungkinan materi serupa memiliki fase tersembunyi. Stabilitas vortex pada skala nanoskopik memungkinkan pengembangan teknologi memori dan logika magnetik yang jauh lebih kecil. Upaya selanjutnya diarahkan untuk mempertahankan fase ini pada suhu yang lebih tinggi agar dapat diaplikasikan secara praktis di masa depan.

Donut Lab merilis hasil pengujian independen yang menunjukkan bahwa baterai solid-state mereka mampu berfungsi optimal pada suhu tinggi mencapai 80°C dan 100°C. Pengujian ini menjadi jawaban atas kritik dan keraguan terhadap klaim performa baterai mereka sebelumnya. Dalam tes oleh VTT Technical Research Centre of Finland, baterai Donut menjanjikan kapasitas lebih dari 100% pada suhu panas, serta efisiensi meningkat dan resistensi menurun, menandakan performa baterai yang stabil dan aman. Baterai juga tidak menunjukkan kerusakan signifikan meski dalam pengujian suhu tinggi. Keunggulan ini sangat penting bagi industri otomotif dan penyimpanan energi yang beroperasi di lingkungan panas, karena dapat mengurangi kebutuhan sistem pendingin dan meningkatkan keamanan. Namun, untuk bukti lebih lanjut, keberhasilan produksi massal baterai ini masih menjadi tantangan yang harus dilalui.

Peneliti Cina mengembangkan elektrolit padat komposit fleksibel yang menawarkan konduktivitas ionik setara cair dan dapat berfungsi tanpa tekanan eksternal. Elektrolit ini terdiri dari lapisan LixMyPS3 dan polyethylene oxide yang menggabungkan jalur ionik superionik dengan fleksibilitas mekanis. Versi LiCdPS/PEO mencapai konduktivitas 10,2 mS/cm pada suhu kamar dan mempertahankan fleksibilitas sehingga baterai bisa beroperasi pada tekanan di bawah 0,5 MPa tanpa kehilangan kapasitas signifikan selama 600 siklus. Material juga tahan degradasi di udara lembab dengan nol pelepasan gas berbahaya. Inovasi ini dapat memangkas kebutuhan teknologi dan biaya kompleks dalam baterai all-solid-state, memudahkan produksi, dan meningkatkan keamanan baterai kendaraan listrik serta penyimpanan energi skala besar. Pendekatan ini memadukan performa tinggi dan durabilitas dalam desain hemat biaya.

Para ilmuwan dari University of California, Santa Barbara dan Brookhaven National Laboratory menemukan qubit baru bernama CN center, yang merupakan defek karbon-nitrogen dalam silikon. Penemuan ini penting untuk mengatasi masalah qubit sebelumnya yang mengandung hidrogen dan tidak stabil pada suhu tinggi atau selama proses fabrikasi chip. CN center diharapkan menjadi alternatif unggul yang memungkinkan produksi perangkat kuantum berbasis silikon yang siap untuk komunikasi telekomunikasi. CN center mengeluarkan cahaya pada panjang gelombang telekomunikasi dan memiliki keadaan kuantum yang tahan lama sehingga cocok untuk perangkat fotonik kuantum. Tidak seperti T center yang menggunakan hidrogen, CN center stabil dan bebas dari masalah fabrikasi yang disebabkan oleh difusi hidrogen. Simulasi canggih menunjukkan CN center dapat diintegrasikan ke dalam platform silikon tanpa memerlukan langkah fabrikasi khusus yang rumit. Penemuan ini membuka peluang besar dalam pengembangan teknologi kuantum skala besar dan terjangkau yang menggunakan infrastruktur chip komputer modern. Jika hasil simulasinya dikonfirmasi secara eksperimental, CN center dapat menjadi blok bangunan utama dalam perangkat kuantum, mempercepat kemajuan teknologi komunikasi dan pemrosesan kuantum. Langkah ini juga selaras dengan kebutuhan pasar akan qubit yang mudah diproduksi dan kompatibel dengan perangkat elektronik saat ini.

Para insinyur dari Southampton, Edinburgh, dan Delft mengembangkan sayap robot lunak yang dilengkapi dengan e-skin berbahan logam cair dan kemampuan proprioception untuk menyesuaikan bentuk secara otomatis dalam arus air yang bergolak. Sistem ini memungkinkan robot bawah laut beradaptasi sendiri agar tetap stabil dan efisien. Sayap itu mampu menetralkan hingga 87 persen turbulensi yang biasanya membuat kendaraan bawah laut konvensional kehilangan arah. E-skin berfungsi seperti saraf buatan yang merasakan dan mengontrol perubahan bentuk melalui pipa hidrolik internal, sehingga robot bisa merespons lebih cepat dan hemat energi. Teknologi ini dapat merevolusi eksplorasi bawah laut dengan robot yang lebih gesit dan hemat energi, meskipun masih ada tantangan dalam mengembangkan teknologi ini untuk kapal skala besar. Penelitian ini membuka jalan bagi perangkat lunak robotik adaptif yang dapat berjalan andal di kondisi laut nyata.

Astroport Space Technologies dan Venturi Astrolab baru saja menguji coba excavator otomatis yang terintegrasi dengan rover modular FLEX untuk konstruksi di Bulan. Excavator ini mampu memindahkan 94 kg regolith dalam waktu 3,5 menit sebagai langkah awal pembangunan infrastruktur lunar. Teknologi sintering digunakan untuk membuat landasan pendaratan dan jalan dari debu Bulan guna menghindari kerusakan akibat debu tajam yang berbahaya bagi peralatan. Pendekatan modular memungkinkan fleksibilitas dan kesiapan misi NASA serta Space Force menghadapi operasi berkelanjutan di Bulan. Pengembangan alat berat seperti excavator dengan kapasitas tinggi juga dilakukan oleh Interlune dan Vermeer Corp untuk ekstraksi sumber daya Helium-3. Ini menjadi modal penting bagi ekonomi luar angkasa dan keberlangsungan kehadiran manusia permanen di Bulan.