Sumber ilustrasi: Unsplash
20 April 2026 12.35 WIB – Umum
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Desanomia [20.04.2026] Pengendalian elektron telah lama di ketahui para ilmuwan sebagai cara yang lebih efisien dalam perangkat elektronik modern. Pendekatan utama yang digunakan bergantung pada muatan listrik atau sifat spin elektron, yang sering kali membutuhkan material magnetik seperti besi. Metode tersebut dinilai memiliki keterbatasan karena bergantung pada material berat, mahal, serta sulit untuk dikembangkan dalam skala besar. Para peneliti mulai mengeksplorasi pendekatan baru di dunia kuantum di tengah meningkatnya kebutuhan komputasi, diantaranya konsep orbitronics yang memanfaatkan gerakan orbital elektron di sekitar inti atom.
Pendekatan alternatif diperkenalkan dalam studi terbaru dengan memanfaatkan fenomena yang dikenal sebagai fonon kiral. Penelitian ini menunjukkan bahwa getaran atom tertentu dapat langsung mentransfer momentum sudut ke elektron tanpa memerlukan magnet atau arus listrik. Temuan tersebut membuka peluang baru dalam pengembangan teknologi komputasi yang lebih sederhana dan efisien.
Fonon kiral merupakan bentuk getaran kolektif atom dalam material yang memiliki struktur tidak simetris atau kiral. Dalam material seperti kuarsa, atom-atom tersusun dalam pola spiral yang menyebabkan gerakan getarannya tidak hanya bolak-balik, tetapi juga berputar. Gerakan melingkar ini membawa momentum sudut yang sebelumnya belum dimanfaatkan secara langsung untuk mengendalikan elektron.
Penelitian menunjukkan bahwa ketika fonon kiral ini bergerak, momentum sudut yang dihasilkan dapat ditransfer ke elektron di sekitarnya. Proses tersebut memungkinkan elektron memperoleh gerakan orbital tanpa bantuan medan magnet eksternal. Pendekatan ini dianggap sebagai terobosan karena selama ini pembangkitan arus orbital memerlukan material khusus dan metode yang lebih kompleks.
Untuk membuktikan fenomena tersebut, para peneliti menggunakan kristal kuarsa sebagai media uji. Kuarsa dipilih karena memiliki struktur kiral alami serta biaya yang relatif rendah dan ketersediaan yang melimpah. Dengan menggunakan teknik optik dan pengukuran medan magnet, tim peneliti berhasil mengamati adanya efek magnetik internal yang dihasilkan oleh fonon kiral.
Eksperimen lebih lanjut dilakukan dengan mengatur orientasi fonon melalui medan magnet eksternal. Setelah fonon tersusun dengan arah tertentu, gerakan kolektifnya mampu mempengaruhi elektron bahkan setelah medan magnet dihilangkan. Kondisi tersebut menghasilkan aliran momentum orbital yang kemudian disebut sebagai efek Seebeck orbital.
Untuk mendeteksi aliran tersebut, para peneliti menambahkan lapisan logam seperti tungsten dan titanium di atas kristal kuarsa. Lapisan ini berfungsi mengubah gerakan orbital yang tidak terlihat menjadi sinyal listrik yang dapat diukur. Metode ini memberikan bukti eksperimental bahwa transfer energi dari fonon kiral ke elektron benar-benar terjadi.
Selain kuarsa, pendekatan ini juga berpotensi diterapkan pada berbagai material kiral lainnya seperti telurium, selenium, dan perovskit hibrida. Keunggulan utama dari metode ini terletak pada kesederhanaannya, karena tidak membutuhkan material langka atau sistem kompleks. Efek yang dihasilkan juga dinilai lebih stabil dan dapat bertahan lebih lama dibandingkan metode konvensional.
Penelitian ini menunjukkan bahwa getaran atom dapat menjadi alat baru dalam mengendalikan elektron, membuka jalan menuju teknologi orbitronics yang lebih praktis. Pendekatan tersebut berpotensi menghasilkan perangkat elektronik yang lebih hemat energi dan efisien, sekaligus mengurangi ketergantungan pada material magnetik yang mahal.
Temuan terbaru memperlihatkan bahwa fonon kiral mampu mentransfer momentum sudut langsung ke elektron tanpa bantuan magnet atau listrik, sehingga menghadirkan metode baru dalam pengendalian elektron. Dengan memanfaatkan struktur material kiral seperti kuarsa, para peneliti berhasil menunjukkan adanya aliran orbital yang dapat diukur secara eksperimental. Pendekatan ini membuka peluang besar bagi pengembangan teknologi komputasi yang lebih efisien, sederhana, dan berkelanjutan di masa depan.
Diolah dari artikel:
“Scientists just found a way to control electrons without magnets” oleh University of Utah. (njd)
Note: This article was made as part of a dedicated effort to bring science closer to everyday life and to inspire curiosity in its readers.
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/04/260417224509.htm
