Dilansir dari laman physicsworld.com, laser suprapartikel adalah kelas laser skala mikro relatif baru yang dapat digunakan dalam aplikasi seperti fotokatalisis, penginderaan lingkungan, fotonik terintegrasi, dan biomedis. Media aktif dalam laser ini - suprapartikel - dibuat dengan merakit dan mengemas titik-titik kuantum koloidal (CQD) secara padat dalam gelembung mikro yang terbentuk dalam emulsi minyak-dan-air yang distabilkan dengan surfaktan.
Mekanisme yang mendasarinya mirip dengan cara pencampuran sabun cuci piring, minyak goreng, dan air saat kita mencuci, jelas Dillon H Downie, seorang mahasiswa PhD fisika di Strathclyde dan anggota tim peneliti yang dipimpin oleh Nicolas Laurand.
Suprapartikel memiliki indeks bias tinggi dibandingkan dengan medium di sekitarnya. Berkat perbedaan ini, cahaya pada antarmuka di antara keduanya mengalami pemantulan internal total.
Ini berarti ketika diameter suprapartikel adalah kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang cahaya yang datang, apa yang disebut mode galeri berbisik (gelombang cahaya resonansi yang bergerak di sekitar batas cekung) terbentuk di dalam suprapartikel.
“Oleh karena itu, suprapartikel adalah mikroresonator yang terbuat dari bahan penguatan optik (titik-titik kuantum),” jelas Downie, "dan suprapartikel individu dapat dibuat untuk memancarkan cahaya dengan memompanya secara optik."
Masalahnya, banyak CQD dibuat dari elemen mahal dan terkadang beracun. Permintaan elemen yang semakin langka ini kemungkinan akan melebihi pasokan sebelum akhir dekade ini, tetapi saat ini, hanya 2% titik kuantum yang terbuat dari elemen tanah jarang yang didaur ulang.
Meskipun para peneliti telah mengeksplorasi cara-cara untuk memulihkannya dari limbah elektronik, teknik yang digunakan sering kali membutuhkan instrumen khusus, penyerap bio-metalurgi yang kompleks, dan proses pelindian asam yang berbahaya. Oleh karena itu, pendekatan lebih ramah lingkungan sangat dibutuhkan.
| Baca juga: Teknik Laser Baru Mengungkap Pola Tersembunyi pada Tato Mumi Peru |
Potensi daur ulang
Dalam karya baru ini, Laurand, Downie dan rekan-rekannya mendaur ulang laser suprapartikel dengan terlebih dahulu membongkar CQD di dalamnya. Mereka melakukan ini dengan menangguhkan titik-titik dalam fase minyak dan menerapkan gelombang suara frekuensi tinggi ultrasonik dan panas.Mereka kemudian menambahkan air untuk memisahkan titik-titik tersebut. Akhirnya, mereka menyaring dan memurnikan CQD yang telah dibongkar dan menguji efisiensi fluoresensinya sebelum menyusunnya kembali ke dalam konfigurasi laser yang baru.
Dengan menggunakan proses ini, para peneliti dapat memulihkan 85% titik-titik kuantum dari kumpulan suprapartikel awal. Mereka juga menemukan titik-titik kuantum daur ulang memiliki hasil kuantum fotoluminisensi 83 ± 16%, yang sebanding dengan 86 ± 9% untuk partikel asli.
“Dengan menguji kinerja laser sebelum dan sesudah proses ini, kami mengonfirmasi potensi daur ulang yang luar biasa,” kata Downie.
Teknik sederhana dan praktis
Downie menggambarkan teknik tim ini sebagai teknik sederhana dan praktis, bahkan untuk laboratorium penelitian yang tidak memiliki peralatan khusus seperti sentrifugal dan scrubber. Dia mengatakan teknik ini juga dapat diterapkan pada nanokomposit rakitan lainnya.“Karena kami mengharapkan agregat nanopartikel dalam segala hal mulai dari perangkat medis yang dapat dikenakan hingga LED ultrabright di masa depan, oleh karena itu, tidak terbayangkan bahwa beberapa di antaranya dapat dikirim kembali untuk didaur ulang secara khusus dengan cara yang sama seperti yang kami lakukan dengan baterai komersial saat ini,” katanya kepada Physics World.
“Kita bahkan dapat melihat masa depan di mana tanah jarang atau beberapa elemen semikonduktor menjadi sangat langka, yang mengharuskan daur ulang untuk setiap dan semua perangkat yang mengandung partikel nano yang begitu berharga.”
Dengan membuktikan suprapartikel dapat digunakan kembali, Downie menyebut metode tim ini memberikan “justifikasi yang cukup” bagi siapa saja yang ingin memasukkan teknologi suprapartikel ke dalam perangkat mereka.
“Hal ini dipandang sangat relevan jika digunakan dalam aplikasi biomedis seperti sistem pengiriman obat yang ditargetkan, yang jika tidak, akan terbatas pada penggunaan sekali pakai,” kata dia.
Dengan pekerjaan pada titik-titik kuantum koloid dan laser suprapartikel yang berkembang pesat, Downie menyebut “sangat luar biasa untuk dapat mematangkan proses daur ulangnya bersamaan dengan kemajuan ini, terutama pada tahap awal di lapangan”.
Cek Berita dan Artikel yang lain di
Google News
Viral! 18 Kampus ternama memberikan beasiswa full sampai lulus untuk S1 dan S2 di Beasiswa OSC. Info lebih lengkap klik : osc.medcom.id
