10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 4)

Halo halo… Mari kita lanjutkan lagi saduran dari artikel berita di majalah Physics World dan berita BBC tentang  10 terobosan terpenting fisika dalam kurun waktu 2014.

Kali ini kita bahas peringkat 7 s.d. 10. Peringkat sebelumnya dibahas di Bagian 3 (peringkat 6), di Bagian 2 (peringkat 5 dan 4) , dan di Bagian 1 (peringkat 3, 2, dan 1).

Peringkat 7: Menyimpan data di dalam hologram magnetik

Rekayasa magnetik atom sudah lama dipakai dalam proses penyimpanan data. Pita kaset dan hard disk komputer menggunakan teknik ini. (CD tidak bekerja dengan prinsip magnetik, tapi dengan prinsip mekanik – ini beda cerita.)

Sifat magnetik sebuah material diberikan oleh spin elektron dari atom-atom penyusun material tersebut.

Spin elektron memiliki orientasi (arah). Jika atom-atom penyusun material tersebut memiliki orientasi spin yang sama, maka material tersebut memiliki sifat magnetik yang kuat – atau disebut juga feromagnetik. Besi adalah contoh material yang bersifat feromagnetik.

Data disimpan dengan cara menyusun orientasi spin-spin elektron ini.

Hadiah Nobel Fisika 2007 terkait dengan riset dibidang rekayasa sifat mangetik material ini yang hasil risetnya digunakan sebagai sensor pembaca perubahan sifat magnetik (sensor medan magnet). Sensor ini digunakan untuk membaca data dari hard disk.

Bagaimana kaitannya dengan hologram sebagai penyimpan data?

Dalam mekanika kuantum, spin ditinjau sebagai gelombang. Mekanika kuantum memang hobi meninjau segala sesuatu sebagai gelombang, tidak peduli objek yang ditinjau ini memiliki massa (partikel) atau memiliki panjang gelombang (gelombang seperti cahaya dan akustik) – artikel menarik: Berapa Massa Warna Biru?

Kalau sudah ditinjau sebagai gelombang, maka sifat-sifat gelombang melekat pada spin. Termasuk sifat “interferensi.”

Interferensi dibangkitkan oleh interaksi dua buah gelombang, atau lebih, yang memiliki fase dan kelajuan yang sama seperti diilustrasikan pada gambar berikut ini.

Interaksi dua buah gelombang sefase dan sekelajuan pada permukaan air menghasilkan interferensi gelombang.

Interaksi dua buah gelombang atau lebih ini akan menghilangkan (destructive) dan menguatkan (constructive) gelombang baru sehingga membentuk sebuah pola.

Inilah dasar dari holografi. Hologram memanfaatkan sifat interferensi gelombang ini untuk membuat rekaman 3D sebuah benda seperti diilustrasikan pada gambar berikut ini.

Teknik dasar pembuatan gambar holografi. Interferensi cahaya terjadi pada layar perekam (tempat jatuhnya bayangan objek).

Jika gelombang yang dipakai adalah gelombang cahaya, maka kita dapat membuat gambar hologram. Media penyimpan informasi dengan memori holografik.

Tapi tentu bukan cahaya saja yang dapat menjadi gelombang. Spin elektron pun dapat menjadi gelombang.

Dan, jika spin elektron yang dijadikan gelombang, maka dia pun dapat dibuat sebagai dasar holografi – disebut hologram magnetik.

Fungsi spin elektron sebagai pembangkit medan magnet tetap bertahan saat spin dianggap sebagai gelombang. Artinya, sebagai gelombang pun spin tetap dapat dimanfaatkan sebagai penyimpan data.

Memori holografik magnonik

Jadi, secara teori, hologram magnetik dapat digunakan sebagai penyimpan data  dan disebut memori holografik magnonik.

Inilah yang berhasil dicapai oleh kolaborasi peneliti dari University of California Riverside (Amerika Serikat) dan Kotel’nikov Institute of Radioengineering and Electronics (Rusia). Laporan karya orisinil mereka diimpan di arXiv.org semenjak 21 Januari 2014.

Memori holografik menyimpan data berdasarkan panjang gelombang. Semakin besar panjang gelombang, maka semakin sedikit data yang dapat disimpan. Panjang gelombang spin jauh lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya tampak – artinya memori holografik magnonik dapat menyimpan data jauh lebih banyak daripada memori holografik biasa.

Alat prototipe yang mereka buat terdiri dari dua magnet kecil (lihat gambar). Masing-masing magnet memiliki lebar 360 ?m, kecil sekali. Data yang disimpan dalam kedua magnet ini mengubah orientasi spin di dalam dua magnet ini.

Alat prototipe memori holografik magnonik.

Dua magnet kecil ini dihubungkan oleh kabel-kabel magnetik. Gelombang spin dengan amplitudo besar dilewatkan pada kabel-kabel magnetik tadi. Saat gelombang spin melewati kabel, orientasi spin di dalam kedua magnet berubah. Orientasi-orientasi spin yang telah berubah ini berarti data telah terekam di dalam ke dua magnet tadi.

Untuk membaca data yang tersimpan, gelombang spin dengan panjang gelombang lebih kecil dikirim ke dalam alat lewat kabel-kabel tadi. Gelombang spin ini akan berinteraksi dengan spin-spin elektron di dalam alat. Hasil interaksi diukur dan terbaca sebagai data yang tersimpan.

Menarik… sangat menarik… terutama karena riset yang canggih ini dilakukan oleh kolaborasi Amerika Serikat dan Rusia.

Jika Anda pencinta teori konspirasi, maka tidak heran Anda akan berpikir seberapa banyak masing-masing pihak menyembunyikan informasi selama riset dilakukan tapi tetap dapat menghasilkan karya yang mengagumkan, hehe.

Catatan: Peringkat 8, 9, dan 10 akan saya tulis nanti. Tangan saya sudah kedinginan lagi, brrr….

Lanjut ke Bagian 5 – Selesai.

Author: febdian RUSYDI

a physicists, a faculty, a blogger.

2 thoughts on “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 4)”

Leave a Reply