Revolusi Energi & Komputasi Mutakhir

Para ilmuwan di China telah mengembangkan teknologi baterai lithium cair yang bisa meningkatkan kapasitas penyimpanan energi hingga dua kali lipat dibanding teknologi yang ada saat ini. Baterai lithium sangat penting untuk berbagai perangkat elektronik seperti smartphone dan kendaraan listrik, namun kini mereka sudah hampir mencapai batas maksimal energinya. Teknologi baru ini dihasilkan oleh tim peneliti dari Nankai University dan Shanghai Institute of Space Power Sources. Mereka menciptakan jenis elektrolit baru yang mampu meningkatkan kepadatan energi baterai hingga 700 watt-jam per kg, jauh di atas batas normal sekitar 350 watt-jam per kg saat ini. Dengan baterai baru ini, kendaraan listrik yang sebelumnya hanya mampu menempuh jarak sekitar 500 km dalam sekali pengisian, kini bisa melaju lebih dari 1.000 km. Artinya, pengemudi tidak perlu sering mengisi ulang baterai, dan penggunaan kendaraan listrik jadi lebih praktis dan efisien. Selain itu, baterai baru ini juga dikabarkan dapat bekerja lebih baik dalam kondisi suhu rendah, sehingga membuat kendaraan listrik lebih tahan dan dapat diandalkan saat cuaca dingin. Kemampuan ini sangat penting karena masalah daya tahan baterai di cuaca dingin sering menjadi kendala penggunaan EV. Penemuan ini dapat menjadi solusi penting untuk mengatasi keterbatasan baterai cair saat ini dan mempercepat adopsi kendaraan listrik di masa depan. Namun, masih perlu pengujian lebih lanjut untuk memastikan keamanan dan biaya produksi yang efisien sebelum teknologi ini bisa dipasarkan secara luas.

Para peneliti dari Chinese Academy of Sciences (CAS) berhasil menciptakan sel surya berbasis kesterite dengan efisiensi konversi daya sebesar 15,45 persen. Hasil ini menjadi rekor dunia untuk teknologi sel surya kesterite yang sebelumnya hanya mencapai 14,2 persen. Keberhasilan ini membuka peluang besar untuk mengembangkan teknologi sel surya yang lebih murah dan ramah lingkungan. Kesterite adalah mineral alami yang terbuat dari logam tembaga, seng, timah, dan sulfur. Keunggulan utamanya adalah kelimpahan bahan dan biaya produksinya yang rendah, sehingga sangat potensial untuk digunakan sebagai bahan dasar sel surya thin-film generasi berikutnya. Meski demikian, pengembangan kesterite menghadapi tantangan teknis berupa migrasi ion logam yang sulit dikontrol, yang mengakibatkan cacat dan menurunkan efisiensi perangkat. Untuk mengatasi masalah ini, peneliti CAS memperkenalkan mekanisme baru dengan memanfaatkan fase antarmuka berbahan lithium tin sulfida atau Li₂SnS₃ (LTS). Fase ini mengubah jalur migrasi ion dan menyeimbangkan pergerakan ion tembaga dan timah, sehingga mengurangi cacat dan memperbaiki kualitas kristal sel. Hal ini juga menstabilkan sambungan antar lapisan dalam sel surya, meningkatkan efisiensi dan keandalannya. Dalam pengujian dengan kondisi pencahayaan standar, sel surya ini mencatat tegangan sirkuit terbuka lebih dari 600 mV pada celah pita 1,10 eV, angka yang tinggi dan menunjukkan pengurangan kerugian energi yang signifikan. Hasil ini menandai bahwa kendala besar yang selama ini menghambat efisiensi sel kesterite berhasil diatasi dengan solusi baru yang dikembangkan. Selain rekor efisiensi, tim CAS juga sudah membangun portofolio hak kekayaan intelektual untuk proses pembuatan menggunakan Li₂SnS₃, menyiapkan landasan bagi produksi massal dan industrialisasi teknologi ini. Ini menjadi tonggak penting untuk masa depan teknologi tenaga surya yang lebih murah, melimpah, dan ramah lingkungan.

Para ilmuwan di Universitas Nankai dan Institut Sumber Daya Listrik Luar Angkasa Shanghai berhasil mengembangkan baterai lithium dengan kepadatan energi sampai 700 watt-jam per kilogram. Ini merupakan peningkatan besar dibandingkan baterai konvensional yang menggunakan elektrolit karbonat, yang memiliki keterbatasan dalam mobilitas ion dan kinerja di suhu rendah. Penelitian ini fokus pada pengembangan sistem elektrolit baru yang menggunakan pelarut hidrokarbon terfluorinasi. Pelarut ini mengubah cara garam lithium larut dan berinteraksi pada tingkat molekuler sehingga interaksi lithium-fluorin menjadi lebih lemah dan ion lithium dapat bergerak lebih bebas, meningkatkan efisiensi baterai. Selain performa tinggi pada suhu ruang, baterai ini juga mampu menjaga kepadatan energi sekitar 400 watt-jam per kilogram pada suhu rendah ekstrem hingga -50°C. Ini membuka peluang untuk aplikasi pada kendaraan listrik yang beroperasi di berbagai kondisi iklim dan dalam teknologi luar angkasa. Meski inovasi ini masih dalam tahap laboratorium dan belum siap untuk produksi massal, potensi aplikasinya sangat besar, terutama dalam kendaraan listrik, robotika, dan sistem daya ringan yang memerlukan kapasitas besar serta stabilitas di suhu ekstrim. Untuk mencapai penerapan komersial, tantangan berikutnya adalah menerjemahkan hasil laboratorium menjadi produk yang aman, terjangkau, dan mudah diproduksi secara massal. Kesuksesan ini akan membawa dampak besar pada masa depan teknologi penyimpanan energi dan kendaraan ramah lingkungan.

Para peneliti dari TU Wien dan China berhasil mengembangkan teknologi baru yang memungkinkan komputer kuantum bekerja menggunakan empat keadaan sekaligus, bukan hanya dua seperti pada komputer klasik. Hal ini dilakukan dengan menggunakan foton yang memiliki state kuantum berbeda berdasarkan bentuk gelombang spasialnya. Teknologi ini memanfaatkan orbital angular momentum dari foton, yaitu properti kuantum yang dapat memiliki banyak keadaan berbeda, berbeda dari yang biasanya digunakan yaitu polarisasi dengan hanya dua keadaan. Dengan cara ini, satu foton bisa membawa lebih banyak informasi sekaligus. Tim peneliti menciptakan sebuah gerbang logika kuantum yang dapat mengoperasikan dua foton dalam superposisi berbagai bentuk gelombang tersebut dan bisa menghubungkan atau memisahkan mereka secara terkontrol. Gerbang ini dinamakan controlled phase-flip gate yang telah diuji secara eksperimen. Teknologi ini juga dilengkapi dengan sistem phase-locking yang sangat presisi untuk memastikan performa gerbang tetap stabil dan akurat selama operasi, dengan tingkat kesetiaan proses mencapai angka antara 0,71 hingga 0,85, yang cukup tinggi untuk eksperimental quantum computing. Penemuan ini membuka kemungkinan yang lebih luas untuk pengembangan teknologi kuantum optik dengan kapasitas data yang lebih besar dan stabilitas lebih baik, serta aplikasi potensial yang bisa berkembang di berbagai bidang teknologi informasi dan komunikasi kuantum di masa depan.

WinGD, sebuah perusahaan energi laut asal Swiss, mengumumkan keberhasilan mesin kapal bertenaga amonia X-DF-A melewati uji tipe dan uji pabrik, sebuah prestasi dunia pertama. Mesin ini menggunakan amonia sebagai bahan bakar yang tidak mengandung karbon, sehingga sangat ramah lingkungan jika diproduksi dari sumber terbarukan. Tes dilakukan di fasilitas HD Hyundai Heavy Industries di Korea Selatan dengan mesin bore 52 yang akan dipasang pada kapal pengangkut LPG dan amonia berkapasitas 46.000 meter kubik milik perusahaan Belgia, EXMAR. Kapal ini diperkirakan menjadi kapal gas bertenaga amonia pertama yang beroperasi secara komersial. Semua pengujian diawasi oleh lembaga klasifikasi Lloyd’s Register dan dihadiri oleh perwakilan dari lembaga klasifikasi lainnya serta pengawas dari EXMAR, menegaskan standar keamanan dan kualitas yang tinggi. WinGD juga melaporkan telah menerima 30 pesanan mesin ini dari berbagai segmen kapal seperti gas carrier, bulk carrier, tanker, dan container vessel. Amonia sebagai bahan bakar dipandang penting untuk mengurangi emisi gas rumah kaca karena bebas karbon dan memiliki kerapatan energi lebih tinggi dibandingkan hidrogen. Proyeksi menyebut amonia bisa menjadi hampir 50 persen dari bahan bakar kapal pada 2050, yang akan sangat membantu mengurangi dampak perubahan iklim dari industri pelayaran. Para ahli WinGD menegaskan bahwa hasil pengujian ini membuktikan teknologi amonia memiliki keandalan, performa, dan keselamatan yang dibutuhkan untuk aplikasi komersial. Kolaborasi dengan pelaku industri seperti EXMAR menjadi kunci membawa teknologi ini ke pasar dan mempercepat transisi energi bersih di sektor pelayaran.

Para peneliti dari Max Planck Institute, University of Michigan, dan Cornell University berhasil menciptakan microrobot magnetik berukuran sekitar 300 mikrometer yang dapat memanipulasi objek kecil tanpa menyentuhnya secara langsung. Robot-robot kecil ini berputar ketika mendapat medan magnet dan menciptakan pusaran cairan di sekitarnya. Dengan berkerumun dalam jumlah banyak, robot-robot ini menghasilkan torsi fluida yang mampu memutar roda gigi, merakit struktur rumit, dan mengangkut benda-benda yang ukurannya jauh lebih besar dari mereka. Ini merupakan sebuah terobosan karena manipulasi terjadi tanpa kontak fisik, sehingga cocok untuk benda yang sangat rapuh. Penggunaan gaya hidrodinamika ini memungkinkan peneliti mengatur arah dan kecepatan putaran objek cukup dengan mengubah jumlah robot, kecepatan putarannya, atau bagaimana robot-robot itu disusun di dalam cairan. Hasilnya, microrobot dapat menggerakkan benda yang beratnya ribuan kali lipat dibanding robot individual. Salah satu aplikasi potensial dari teknologi ini adalah bidang medis. Microrobot bisa digunakan untuk membersihkan sumbatan di pembuluh darah, mengantarkan obat ke organ tertentu, atau merakit implan medis langsung di dalam tubuh dengan manipulasi yang sangat presisi dan minim risiko. Penemuan ini dipublikasikan di jurnal Science Advances dan diharapkan dapat membuka jalan baru di bidang manufaktur mikro dan teknologi kesehatan, dengan microrobot yang dapat beradaptasi dan mengorganisasi diri secara otomatis sesuai kebutuhan tugasnya.

Film-film populer kerap memperlihatkan teknologi yang terlihat sangat canggih dan futuristik, membuat banyak orang bertanya-tanya kapan teknologi seperti itu bisa benar-benar ada. Kini, perkembangan di bidang teknologi seperti AI, robotika, dan ilmu material sudah mulai menciptakan alat yang dulu hanya ada dalam imajinasi. Misalnya, baju zirah seperti Iron Man dan alat medis seperti tricorder yang dapat mendiagnosis penyakit dengan cepat. Salah satu contoh nyata adalah pengembangan exoskeleton bertenaga baterai yang membantu pekerja dan tentara mengangkat beban berat tanpa merasa cepat lelah. Selain itu, alat-alat seperti scanner medis portabel yang terinspirasi dari Star Trek mulai diproduksi dan digunakan, meningkatkan kecepatan serta kemudahan dalam diagnosa di lapangan. Teknologi transportasi pribadi juga mengalami kemajuan dengan adanya prototipe hoverboard yang bisa melayang menggunakan levitasi magnetik, sangat mirip dengan film Back to the Future. Walaupun belum sempurna untuk penggunaan sehari-hari, inovasi ini menunjukkan bahwa impian teknologi tersebut makin mendekati kenyataan. Di sisi komunikasi, hologram 3D dan sistem telepresence yang memungkinkan pertukaran gambar hidup secara tiga dimensi terus dikembangkan. Begitu pula dengan earbud penerjemah real-time yang memungkinkan orang berbicara dengan bahasa berbeda tanpa kendala, memudahkan interaksi antar budaya dalam kehidupan sehari-hari. Secara keseluruhan, penelitian dan pengembangan yang menggabungkan teknologi fiksi dengan inovasi nyata ini tidak hanya mengubah cara manusia bekerja dan berkomunikasi, tetapi juga membuka peluang besar untuk masa depan di mana batas antara imajinasi dan realitas semakin tipis.

Peneliti di Argonne National Laboratory telah mengembangkan metode pengujian baru yang dapat mengukur performa bahan nuklir pada suhu hingga 1.000 Kelvin. Ini sangat penting untuk meningkatkan keamanan dan efisiensi reaktor nuklir yang beroperasi dalam kondisi ekstrem. Metode yang disebut 'suspended bridge method' ini menggunakan sampel bahan yang sangat tipis dengan ukuran mikrometer dan diuji dalam kondisi vakum. Teknik ini memungkinkan pengukuran secara akurat tanpa gangguan dari material lain di sekitarnya. Pengujian ini dapat mengisolasi fase individu dari bahan bakar nuklir untuk melihat bagaimana komponen-komponen tertentu mengalami degradasi akibat kerusakan radiasi. Hal ini sangat penting agar bahan bakar tetap aman dan efisien selama digunakan. Keunggulan metode ini termasuk rentang suhu pengujian yang luas, ketelitian tinggi dalam pengukuran, dan pengurangan risiko bagi teknisi karena menggunakan sampel radioaktif berukuran kecil. Hasil awal sudah menunjukkan keakuratan yang baik melalui pengujian pada stainless steel dan paduan uranium-molibdenum. Selain untuk energi nuklir, metode ini juga bisa digunakan untuk mengukur sifat listrik material lain, memberikan manfaat bagi penelitian material termoelektrik dan pengembangan perangkat elektronik yang lebih efisien di masa depan.

Para peneliti sedang berupaya mengatasi masalah besar dalam kolonisasi luar angkasa, yaitu bagaimana menyediakan media tanam yang layak di bulan dan Mars yang hanya memiliki tanah berdebu dan berbatu yang disebut regolith. Regolith ini sendiri sebenarnya tidak bisa langsung dipakai untuk menanam karena tidak mengandung nutrisi bagi tanaman. Untuk itu, tim yang terdiri dari berbagai universitas bersama NASA mengembangkan metode menggunakan limbah manusia dan limbah tanaman yang didaur ulang sebagai pupuk. Limbah ini diproses menggunakan sistem bernama BLiSS yang mengubah air limbah sintetis menjadi larutan kaya nutrisi. Dalam eksperimen, larutan ini dicampurkan dengan regolith simulasi bulan dan Mars yang kemudian diaduk selama 24 jam. Hasilnya, tercipta interaksi kimiawi yang memecah mineral dalam regolith sehingga nutrisi penting seperti sulfur, kalsium, dan magnesium bisa diserap oleh tanaman. Selain perubahan kimia, proses ini juga mengubah tekstur regolith yang tadinya tajam dan kasar menjadi lebih halus, mendekati tekstur tanah biasa. Ini memberi harapan besar bahwa tanah ekstraterestrial bisa diolah menjadi media tanam yang sesuai untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Walaupun hasil ini menjanjikan, para ilmuwan menegaskan masih harus diuji coba dengan regolith asli dari bulan dan Mars agar hasilnya lebih realistis dan dapat diterapkan di lapangan. Penelitian ini menjadi fondasi penting untuk pertanian luar angkasa yang berkelanjutan.

Lockheed Martin sedang mengembangkan sistem pembangkit listrik tenaga nuklir permukaan Bulan yang disebut Fission Surface Power (FSP) untuk mendukung kehadiran manusia jangka panjang dan aktivitas industri di Bulan. Sistem ini dimulai dari unit kecil 5-10 kW dan akan meningkat hingga 100 kW seiring berkembangnya kebutuhan listrik di pangkalan Bulan yang semakin besar. Lingkungan Bulan sangat menantang dengan malam yang berlangsung hingga dua minggu dan area yang selalu gelap, sehingga sumber listrik konvensional seperti tenaga surya tidak dapat diandalkan. Oleh karena itu, tenaga nuklir menjadi solusi untuk menyediakan energi terus menerus tanpa tergantung sinar Matahari. Lockheed Martin bekerja sama dengan NASA dan Department of Energy untuk mempercepat perkembangan teknologi ini, dengan target peluncuran pada tahun 2030. Program ini mendapatkan dorongan besar dari perintah eksekutif White House yang menjadikan pengembangan energi nuklir ruang angkasa sebagai prioritas nasional untuk menjaga kepemimpinan Amerika di luar angkasa. Konsep modular memungkinkan penggunaan komponen yang dapat diupgrade dan disesuaikan dengan perkembangan kebutuhan mulai dari habitat kecil hingga infrastruktur industri besar seperti penambangan regolith dan produksi propelan roket. Teknologi mesin Brayton canggih digunakan untuk meningkatkan efisiensi dan pengelolaan panas dari reaktor nuklir ini. Selain langkah teknis, penyebaran sistem nuklir di orbit sebagai tahapan awal berperan sebagai zona uji aman untuk teknologi kendali dan pembuangan panas. Dengan tekanan geopolitik yang meningkat, keberhasilan pengembangan energi nuklir ruang angkasa ini akan menjadi kunci keberlanjutan masa depan eksplorasi dan komersialisasi Bulan.