Para ilmuwan berhasil mengembangkan sebuah "phonon laser," yaitu laser berbasis suara yang berpotensi mengubah cara kerja ponsel pintar di masa depan. Teknologi baru ini memanfaatkan gelombang akustik permukaan (surface acoustic waves/SAW) yang biasa digunakan dalam filter sinyal radio pada ponsel, tetapi dengan desain yang lebih ringkas dan performa lebih tinggi.
SAW adalah gelombang mekanik yang melintasi permukaan material, mirip dengan getaran akibat gempa bumi. Pada ponsel saat ini, SAW berfungsi mengubah sinyal radio menjadi getaran halus untuk menyaring suara yang tidak diinginkan. Namun, perangkat SAW konvensional cenderung besar karena memerlukan dua chip terpisah dan sumber daya yang kompleks.
Inovasi Phonon Laser dalam SAW
Penelitian terbaru yang diterbitkan di jurnal Nature ini memperkenalkan cara baru menghasilkan SAW melalui phonon laser. Prinsip kerjanya mirip dengan laser cahaya biasa, yaitu dengan menghasilkan gelombang yang diperkuat melalui pantulan di antara dua cermin mikroskopis dalam sebuah chip semikonduktor. Bedanya, teknologi ini memanfaatkan suara sebagai media, bukan cahaya.
Phonon laser ini dibuat dari lapisan silikon, lithium niobat, serta indium gallium arsenide. Lithium niobat memiliki sifat piezoelektrik, yang berarti material ini dapat menghasilkan medan listrik berosilasi ketika bergoyang. Sedangkan indium gallium arsenide mampu mempercepat elektron dengan medan listrik lemah sehingga menghasilkan gelombang SAW yang sangat cepat dan stabil.
Keunggulan Teknologi Baru
Para peneliti berhasil menciptakan gelombang SAW dengan frekuensi 1 gigahertz, dengan potensi pengembangan hingga ratusan gigahertz. Ini jauh melampaui SAW konvensional yang umumnya hanya mencapai 4 gigahertz. Peningkatan frekuensi ini memungkinkan perangkat elektronik menjadi lebih kecil namun lebih responsif dan efektif dalam memproses sinyal radio.
Keunggulan lainnya adalah integrasi fungsi dalam satu chip. Saat ini, ponsel menggunakan beberapa chip berbeda untuk mengubah gelombang radio menjadi SAW dan sebaliknya. Dengan phonon laser, seluruh fungsi ini dapat dijalankan hanya dalam satu chip kecil yang sama, menyederhanakan desain perangkat dan mengurangi konsumsi daya.
Potensi Pengembangan dan Manfaat
Matt Eichenfield dari University of Colorado Boulder, penulis utama studi, menyatakan bahwa pengembangan phonon laser ini merupakan pencapaian penting terakhir yang dibutuhkan untuk menyatukan semua komponen radio pada satu chip tunggal. Dengan begitu, ponsel dan gadget lain dapat menjadi lebih efisien, hemat energi, dan mendukung berbagai fungsi canggih dengan ukuran yang lebih kecil.
Berikut ini poin penting terkait phonon laser dan SAW yang dikembangkan:
- SAW bekerja dengan mengubah sinyal radio menjadi getaran mekanik.
- Phonon laser menggunakan gelombang suara sebagai pengganti cahaya untuk menghasilkan SAW.
- Chip baru mengombinasikan silikon, lithium niobat, dan indium gallium arsenide.
- Frekuensi SAW dapat mencapai 1 gigahertz dan potensial hingga ratusan gigahertz.
- Teknologi memungkinkan semua fungsi radio pada perangkat dilakukan dalam satu chip saja.
Pengembangan teknologi ini juga membuka peluang untuk perangkat elektronik lainnya yang membutuhkan filter sinyal presisi tinggi dan efisiensi daya. Selain ponsel pintar, aplikasi phonon laser bisa meluas ke bidang telekomunikasi, penginderaan dan pemrosesan data.
Dengan adanya phonon laser, batas kemampuan perangkat mobile dapat terus didorong. Perangkat masa depan bisa jadi lebih ringkas, lebih kuat dalam menangani sinyal, dan lebih hemat energi. Hal ini tentu akan memperkuat kualitas komunikasi serta membuka jalan bagi inovasi teknologi baru yang semakin canggih.
