PROBACA.ID –
Bisakah cahaya membelokkan cahaya lain? Kedengarannya seperti trik sulap, tetapi para peneliti Caltech berhasil mewujudkannya—dan waktunya luar biasa singkat: hanya 74 femtodetik, atau 74 kuadriliun per detik.
Sebagai gambaran, selama waktu sesingkat itu, cahaya hanya sempat menempuh jarak kira-kira selebar rambut manusia. Dalam percobaan ini, satu berkas cahaya mengarahkan berkas cahaya lain hingga sudut 13 derajat. Semua terjadi tanpa harus menunggu proses elektronik yang biasanya memperlambat teknologi pengendali cahaya.
Teknologi konvensional seperti panel kristal cair pada proyektor atau chip optik untuk telekomunikasi mengubah sifat listrik suatu bahan. Elektron didorong ke tingkat energi yang lebih tinggi, lalu harus kembali ke keadaan semula. Proses “kembali turun” ini memerlukan waktu, sehingga pengaturan cahaya biasanya terbatas pada skala nanodetik atau pikodetik.
Tim Caltech mengambil jalan berbeda. Mereka memakai berkas cahaya kuat yang disebut pump untuk mengubah sifat optik sebuah material secara sangat singkat. Setelah itu, berkas kedua yang lebih lemah—disebut probe—melewati material tersebut dan arahnya berubah mengikuti pola yang dibuat oleh berkas pump.
Rahasia pentingnya terletak pada fenomena bernama efek Kerr optik. Ketika cahaya yang sangat intens mengenai material, gerakan elektron di sekitar atom berubah sedikit. Perubahan ini membuat indeks bias material—ukuran seberapa lambat cahaya bergerak dan seberapa besar ia membelok—ikut berubah sesaat.
Bedanya, elektron tidak perlu dipindahkan ke keadaan energi baru yang bertahan lama. Karena itu, perubahan indeks bias bisa muncul dan menghilang hampir secepat denyut cahaya itu sendiri.
Efek Kerr sebenarnya sangat lemah. Untuk memperkuatnya, peneliti membuat metasurface, yakni lembaran sangat tipis dari silikon amorf yang dipenuhi pilar-pilar berukuran nano. Ukuran dan jarak pilar dirancang sedemikian rupa agar cahaya berputar dan bertahan sedikit lebih lama di dalam permukaan, bukan langsung menembusnya seperti melewati kaca biasa.
Waktu interaksi tambahan itu cukup untuk memperbesar efek kecil tadi hingga mampu mengarahkan berkas cahaya. Hasilnya dilaporkan dalam jurnal Nature Nanotechnology oleh Claudio Hail, Harry Atwater, dan Lior Michaeli. Hail kini menjadi profesor di UC Berkeley, sementara Michaeli mengajar di Tel Aviv University.
Menariknya, batas 74 femtodetik ini bukan batas mutlak materialnya, melainkan durasi pulsa laser yang digunakan. Artinya, dengan pulsa yang lebih singkat, pengendalian cahaya mungkin bisa berlangsung lebih cepat lagi—berpotensi mendukung teknologi fotonik baru seperti kristal waktu dan material optik yang berubah terhadap waktu.
Jadi, kuncinya bukan membuat cahaya “menunggu” elektron, melainkan membuat cahaya lain mengubah material secepat kilat. Dengan metasurface, interaksi yang biasanya terlalu lemah bisa diperkuat hingga cahaya mampu mengendalikan cahaya.
***
DISCLAIMER: Sebagian proses pengolahan artikel ini dibantu oleh teknologi AI. Pembaca disarankan memverifikasi kembali data dan informasi melalui sumber resmi atau sumber primer
Diolah dari sumber ScienceDaily
