Jalan Satu Arah, Elektron Percepat Proses Data Nirkabel

LONDON - Para peneliti di Universitas Carolina Utara (UNC) di Chapel Hill membuat jalan satu arah untuk elektron. Metode satu arah dapat membuka kemampuan perangkat untuk memproses data nirkabel berkecepatan tinggi dan secara bersamaan memanen energi untuk daya.

Para peneliti melakukan ini dengan membentuk silikon pada skala mikroskopis. Silikon akan membentuk corong atau yang disebut ratchet untuk jalan elektron.

Metode yang digunakan dapat mengatasi keterbatasan kecepatan teknologi, yang sebelumnya cenderung memperlambat kerja perangkat dengan menghapus proses antarmuka. Ini menjadikan proses pengiriman menjadi lebih cepat.

"Pekerjaan ini menarik karena memungkinkan di masa depan, di mana hal-hal seperti jam tangan pintar berdaya rendah secara nirkabel dibebankan dari data yang telah mereka terima tanpa perlu meninggalkan pergelangan tangan seseorang," kata James Custer Jr., mahasiswa doktoral di Fakultas Seni & Sains UNC-Chapel Hill, dikutip dari Scitechdaily.

Pada saat elektron membawa arus listrik, biasanya tidak peduli dengan bentuk kawat yang menjadi tempat arus mengalir. Namun, ketika segalanya menjadi sangat kecil, bentuk mulai penting.

Ratchet buatan mereka ini sangat kecil dan satu juta kali lebih kecil dari kabel listrik biasa. Akibatnya, elektron di dalam berperilaku seperti bola biliar yang memantul dengan bebas dari permukaan.

Bentuk ratchet asimetris menyebabkan elektron memantul secara istimewa dalam satu arah. Ini merupakan paksaan bagi elektron agar berjalan satu arah.

Di bawah tegangan arus searah, ratchet memudahkan arus mengalir dalam arah maju daripada arah terbalik. Proses ini akan menciptakan dioda listrik.

Ketika arus bolak-balik (AC) diterapkan, strukturnya masih memungkinkan arus mengalir dalam satu arah yang berperilaku sebagai ratchet dan menyebabkan elektron menumpuk di satu sisi. Ini seperti kunci pas soket, dimana ratchet memaksa untuk menghasilkan gerakan fisik hanya dalam satu arah.

Hasil penelitian telah menunjukkan bahwa ratchet elektron ini menciptakan dioda geometrik yang dapat beroperasi pada suhu kamar. Ia juga dapat membuka kemampuan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam rezim terahertz ilusif.

"Dioda listrik adalah komponen dasar elektronik dan hasil kami menunjukkan mungkin ada paradigma yang sama sekali berbeda untuk desain dioda yang beroperasi pada frekuensi sangat tinggi," kata James Cahoon, seorang profesor kimia.

Ia menambahkan bahwa hasil yang diperoleh karena para peneliti menciptakan struktur dari bawah ke atas menggunakan proses sintesis. Proses itu menghasilkan bahan kristal tunggal yang akurat secara geometris.

Para peneliti menciptakan ratchet elektron dari proses yang sebelumnya dikembangkan oleh kelompok Cahoon yang disebut ENGRAVE. ENGRAVE merupakan singkatan dari Pertumbuhan dan Penampilan Nanowire yang Dikodekan melalui VLS dan Etching. ENGRAVE menggunakan proses uap cair padat.

Dalam proses kimia, ENGRAVE dapat menumbuhkan silinder kristal tunggal silikon yang disebut kawat nano. Lebih tepatnya didefinisikan dengan geometri.

"Banyak pekerjaan di bidang ini yang sebelumnya telah dilakukan dengan bahan mahal pada suhu cryogenic, tetapi pekerjaan kami menyoroti bahwa dioda geometrik yang dibuat dengan silikon murah dapat berfungsi pada suhu kamar. Ini bahkan mengejutkan kami pada awalnya," kata Custer.

Dioda adalah tulang punggung untuk semua teknologi. Ia memungkinkan komputer untuk memproses data dengan menyandikan sinyal sebagai 1s dan 0s.

Secara tradisional, dioda membutuhkan proses antarmuka antara bahan seperti semikonduktor tipe-n dan tipe-p atau semikonduktor dan logam. Sebaliknya, dioda geometrik yang terbuat dari bahan tunggal cukup menggunakan bentuk (ratchet) untuk mengarahkan muatan secara istimewa dalam satu arah.

Dengan pengembangan yang berkelanjutan, para peneliti menekankan bahwa ratchet nanowire dapat membuka jalan satu arah kecepatan tinggi menuju teknologi baru. "Kami berharap hasil kami memicu gelombang minat pada dioda geometris," tambah Custer.