Apa Saja Aplikasi Fisika Quantum Bagi Kala Depan?

Perilaku gila fisika Quantum mungkin tampak terlalu tak terduga untuk sanggup mengemban amanah bagi kebutuhan energi kita. Tetapi, teknologi gres memperlihatkan impian untuk memanfaatkan sifat-sifat fisika Quantum. Salah satu sifat Quantum yang paling pupoler ialah kenyataan bahwa cahaya mempunyai sifat-sifat gelombang dan partikel. Sifat ganda ini dipakai dalam teknologi tenaga surya. Sinar matahari yang jatuh ke permukaan bumi dikonsentrasikan oleh cermin dan lensa yang bekerja menurut sifat gelombang cahaya. Setelah berada didalam sel surya, cahaya terfokus ini bertabrakan dengan elektron dalam partikel, sehingga membebaskan elektron untuk membuat arus listrik.

Quantum dots

Generasi sel surya mendatang sanggup memakai potongan-potongan kecil dari materi semikonduktor yang disebut quantum dots. Perangkat ini berukuran sangat kecil (1 hingga 1.000 nanometer) sehingga hanya beberapa elektron bebas sanggup berada di dalamnya. Karena kawasan sempit ini, sebuah Quantum dots berperilaku menyerupai sebuah atom buatan yang didalamnya elektron hanya sanggup hanya berada pada tingkat energi spesifik. Tingkat ini mendefiniskan secara spesifik panjang gelombang cahaya yang akan diserap oleh quantum dots. "Quantum dots mempunyai sejumlah sifat tidak biasa dibandingkan dengan bulk semiconductor," kata Arthur Nozik dari National Renewable Energy Laboratory, belahan dari US Department of Energy. Dia dan rekan-rekannya sedang melihat bagaimana sebuah partikel cahaya tunggal (atau photon) sanggup memasukki sebuah titik dan membangkitkan beberapa elektron, daripada biasanya. Peneliti lain mencari cara menyempurnakan panjang gelombang di mana sebuah titik menyerap cahaya dengan membuatnya lebih besar atau lebih kecil. Produsen Solar cell mungkin suatu hari nanti sanggup mencampurkan titik-titik dengan ukuran yang berbeda untuk menyerap sinar matahari dangan banyak sekali panjang gelombang.

Quantum Wires

Sebuah kawat Quantum menyerupai halnya Quantum dots membentang di sepanjang satu arah. Dalam kasus-kasus tertentu, akses sempit ini - 10.000 kali lebih tipis dari rambut insan - sanggup sangat baik dalam mengalirkan listrik, lantaran elektron cenderung bergerak secara lebih teratur sepanjang Quantum Wires. Salah satu cara untuk membuat kawat kuantum yaitu dengan nanotube karbon, yang gulungan kecil dari lembaran karbon yang terikat secara hexagonal. Ditemukan pada tahun 1991, nanotube ini mulai muncul di semua jenis aplikasi, termasuk sebagai penyimpanan energi yang lebih baik. Sebagaimana telah ditunjukkan oleh salah satu grup MIT, yaitu mungkin untuk membuat kapasitor souped-up dari karbon nanotube. Para peneliti menumbuhkan nanotube berdekatan untuk meningkatkan luas permukaan di dalam kapasitor. Yang dihasilkan yaitu "ultra capacitor" yang sanggup menyimpan sebanyak 50 persen listrik lebih banyak dibangdingkan dengan Baterai biasa. Ini mungkin ideal di dalam kendaraan beroda empat listrik, sebagai kapasitor lebih tahan usang dan proses pengisian dan pengosongan listriknya lebih cepat daripada baterai.

Superconductor

Meskipun quantum wire merupakan konduktor yang baik, terdapat materi lain yang mengunggulinya. Superconductor yaitu bahan-bahan di mana elektron sanggup secara berpasangan untuk membawa arus. Pasangan ini tidak biasa lantaran biasanya elektron akan saling tolak, tapi fisika quantum sanggup mengatasi hal ini dan, dengan demikian, mengurangi kendala listrik dalam superconductor hingga mendekati ke nol ohm. Hambatan yaitu hal yang membuat kawat menjadi panas dikala membawa listrik. Perusahaan listrik biasanya kehilangan sekitar 7 persen dari energi mereka menjadi panas yang disebabkan oleh kendala dalam transmisi kabel. Kabel superconductor memang sanggup membantu mengurangi pemborosan. Masalahnya, superconductor hanya bekerja pada suhu yang sangat dingin. Sebagai contoh, sistem kabel superconductor terpanjang untuk transmisi daya yang dipasang pada awal tahun 2009 sepanjang setengah mil di Long Island, harus dikelilingi oleh cairan nitrogen semoga tetap pada suhu minus 330 derajat Fahrenheit (minus 200 derajat Celcius).

Light Emitting Diode (LED)

Light Emitting Diode bekerja secara berkebalikan dengan solar cell. Arus listrik yang mengalir melalui dioda akan menjadikan elektron melompat melintasi penghalang antara dua jenis materi semikonduktor. Elektron yang melompat kemudian jatuh ke keadaan energi yang lebih rendah, kemudian memancarkan photon. Karena panjang gelombang cahaya yang dipancarkan berada pada pita yang amat sempit, tidak banyak energi yang terbuang sebagai sinar inframerah, menyerupai halnya yang terjadi pada bola lampu pijar. Efisiensi LED bahkan lebih baik daripada compact fluorescent. LED kini sedang dibentuk menjadi lampu penuh yang sanggup menggantikan bola lampu normal. walaupun lebih mahal, biaya embel-embel LED sanggup diimbangi oleh tagihan listrik lebih rendah.

Dalam perjuangan menghemat energi, Aplikasi fisika Quantum sedikit banyak sanggup membantu kita di masa depan.

Share this post