"Kami tahu dari pemeriksaan langsung, serta citra satelit, bahwa olivin ada di dalam bebatuan Mars. Dan kini kami tahu bahwa olivin dapat menopang kehidupan mikroba."

---

Sebuah tim ilmuwan dari Oregon telah menemukan mikroba dari es dalam tabung lava di Pegunungan Cascade dan menemukan bahwa mereka berkembang dalam dingin, kondisi-kondisi yang mirip dengan kondisi di planet Mars. Mikroba ini mentolerir suhu yang mendekati titik beku dan rendah oksigen, dan mereka dapat bertumbuh tanpa adanya makanan organik. Dalam kondisi metabolisme yang didorong oleh oksidasi besi dari olivin, mineral vulkanik yang umum ditemukan di dalam bebatuan tabung lava. Faktor-faktor tersebut membuat mikroba ini mampu hidup di bawah permukaan Mars dan planet-planet lainnya, kata para ilmuwan.

Temuan ini, yang didukung pendanaan dari National Aeronautics and Space Administration (NASA), secara rinci dijelaskan dalam jurnal Astrobiology.

“Mikroba ini berasal dari salah satu genera bakteri yang paling umum di Bumi,” kata Amy Smith, seorang mahasiswi doktoral di Oregon State University dan salah satu penulis penelitian. “Anda dapat menemukan sepupu-sepupunya di gua-gua, pada kulit Anda, di dasar laut dan hampir di semua tempat. Apa yang berbeda, dalam hal ini, adalah kualitas yang unik yang memungkinkannya bertumbuh dalam kondisi seperti yang ada di Mars.”

Di laboratorium pada suhu kamar dan dengan kadar oksigen yang normal, para ilmuwan menunjukkan bahwa mikroba ini dapat mengkonsumsi bahan organik (gula). Namun ketika para peneliti menyingkirkan bahan organik itu, mengurangi suhu hingga mendekati titik beku, dan menurunkan kadar oksigen, mikroba ini mulai menggunakan besi di dalam olivin – bahan silikat yang umum ditemukan di batuan vulkanik di Bumi dan di Mars – sebagai sumber energi.

“Reaksi yang melibatkan mineral umum dari bebatuan vulkanik ini belum pernah didokumentasikan sebelumnya,” kata Martin Fisk, seorang profesor di College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences OSU. “Pada bebatuan vulkanik yang secara langsung terkena udara dan pada suhu yang hangat, oksigen di atmosfer mengoksidasi besi sebelum mikroba dapat menggunakannya. Namun dalam tabung lava, di mana bakteri diselimuti es sehingga terlindung dari atmosfer, mereka bersaing dengan oksigen untuk memperoleh besi.

“Dengan meniru kondisi tersebut, kami bisa membuat mikroba itu mengulangi perilaku tersebut di dalam laboratorium,” tambah Fisk.

Amy Smith dan Radu Popa mengumpulkan sampel es dengan kepingan basal mengandung olivin dari tabung lava di Pegunungan Cascade Oregon. (Kredit: Jane Boone)

Mikroba ini dikumpulkan dari tabung lava di dekat Kawah Newberry di Pegunungan Cascades Oregon, pada ketinggian sekitar 5.000 kaki. Mereka berada dalam es di bebatuan sekitar 100 meter di dalam tabung lava, dalam lingkungan rendah oksigen, mendekati titik-beku. Para ilmuwan, termasuk Fisk, mengatakan bahwa di bawah permukaan Mars bisa memiliki kondisi yang sama dan bisa menjadi pelabuhan bakteri.

Bahkan, Fisk pernah memeriksa meteorit yang berasal dari Mars, yang berisi jejak-jejak – yang mungkin menunjukkan konsumsi oleh mikroba – meskipun tidak ada material hidup yang ditemukan. Jejak serupa ditemukan pada bebatuan tabung lava Kawah Newberry, katanya.

“Kondisi dalam tabung lava tidak sekeras di Mars,” kata Fisk. “Di Mars, suhu jarang mencapai ke titik beku, tingkat oksigen yang rendah dan pada permukaannya, zat cair tidak hadir. Namun air dihipotesis ada di bawah permukaan Mars dan bersuhu lebih hangat. Meskipun studi ini tidak persis meniru apa yang akan Anda temukan di Mars, hal ini menunjukkan bahwa bakteri dapat hidup dalam kondisi serupa.

“Kami tahu dari pemeriksaan langsung, serta citra satelit, bahwa olivin ada di dalam bebatuan Mars,” tambah Fisk. “Dan kini kami tahu bahwa olivin dapat menopang kehidupan mikroba.”

Gagasan untuk menjelajahi tabung lava berasal dari Radu Popa, seorang asisten profesor di Portland State University. Popa pernah mengeksplorasi gua-gua di tempat asalnya, Rumania, dan telah terbiasa dengan kondisi lingkungan tersebut. Karena tabung lava merupakan lingkungan yang terlindung dan ada pada Bumi maupun Mars, Popa mengusulkan gagasan untuk mempelajari mikroba pada lingkungan tersebut untuk melihat apakah kehidupan bisa ada di Planet Merah.

“Ketika suhu dan tekanan atmosfer di Mars lebih tinggi, sebagaimana pernah terjadi di masa lalu, ekosistem-ekosistem berbasis jenis bakteri ini bisa berkembang,” kata Popa. “Tanda-tanda yang ditinggalkan oleh bakteri seperti pada permukaan mineral dapat digunakan oleh para ilmuwan sebagai alat untuk menganalisis apakah kehidupan pernah ada di Mars.”

sumber:Oregon State University

Read more »

These icons link to social bookmarking sites where readers can share and discover new web pages.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

0 Comments

Tags: Pengetahuan

Air mempunyai beberapa sifat yang luar biasa. Air adalah satu-satunya zat alami yang dapat ditemukan dalam tiga keadaan (padat, cair dan gas) dalam jarak suhu natural bumi. Bentuk padatnya kurang rapat daripada bentuk cairnya, itulah mengapa es mengapung. Air juga dapat menyerap panas dalam jumlah banyak, mempunyai tegangan permukaan yang tinggi dan tidak dapat dimampatkan.

Perbedaan air yang jarang diketahui, tetapi sangat menarik bagi kimiawan adalah kelakuan anehnya pada transisinya ke fase kaca. “Fase kaca” adalah bagian dari zat padat. Air kaca dan es misalnya mempunyai struktur kimia dan bentuk yang sama tetapi berbeda struktur. Es berbentuk kristal sedangkan “kaca” pendek dan tebal. Ketika air bertransisi ke fase kaca, air berlaku sangat aneh, sebuah fakta yang mencengangkan peneliti.

Profesor dari Arizona State University C. Austen Angell telah menemukan petunjuk penting yang menjelaskan kelakuan aneh air pada transisi kaca dan menambah informasi penting pada air di fase cair. Penelitiannya dipublikasikan pada jurnal Science edisi 1 Februari 2008. “Kita tahu banyak mengenai kaca yang membentuk silica, gula dan logam. Logam kaca kini digunakan sebagai bahan stik golf. Tetapi pentingnya air “kaca” dan peranannya dalam menjelaskan sifat air masih misteri” sebut Angell.

Banyak bentuk kaca mengalami kenaikan bertahap dalam kapasitas panas hingga titik transisi kunci dicapai. Pada titik suhu kaca ini materi akan melompat ke zona kapasitas panas yang dua kali lipat lebih tinggi dan berubah dai padat menjadi cairan viskositas tinggi. Hal ini muncul bahkan pada larutan dimana air adalah komponen utama. Pada air murni sesuatu yang berbeda terjadi. Ketika air kaca dingin dipanaskan, kapasitas panasnya tidak berubah hingga 136 K. kemudian pada 150 K air mengalami kristalisasi. Jika didekati dari arah lain, air juga menghasilkan efek aneh yang sama.

Angell ingin tahu apa yang berlangsung pada suhu 150-250 K. Dia menduga disitulah transisi kaca untuk air kaca terjadi. Dia memecahkan masalah dengan melihat perilaku air yang sangat dingin dan es kaca yang dikurung secara nano. Air nanoconfined adalah air yang dimasukkan ke pori dengan diameter 2 nm ( sekitar 5 kali skala ikatan kimia). Menggunakan sifat air pada fase ini dan mengkombinasikannya dengan sifat air yang disimpulkan dari hukum termodinamis, dia dapat memperkirakan kapasitas panas yang mungkin terjadi pada daerah itu dan memunculkan transisi koperatif untuk menjelaskan kelakuan aneh materi tersebut.

“Kapasitas panas air tiba-tiba menggila mendekati transisi ini dan sebelum tahu apa yang terjadi, air berkristalisasi. Salah satu trik untuk mengetahui apa yang terjadi adalah menaruh air dalam kurungan berukuran nano sehingga air tak bisa berkristalisasi. Kami menemukan kelakuan yang sama tapi tanpa data jarak .” sebut Angell

Menurut Angell, air tidak berperilaku seperti pembentuk kaca lainnya dan kurang memiliki karakteristik lompatan kapasitas panas ke fase kaca; tetapi karena banyaknya ikatan hidrogen air berlaku seperti fase kristalin, membuat terjadinya transisi order-disorder. Transisi ini menyerap semua kapasitas panas disekitar 220 K sehingga membuat transisi kaca pada 136 K tak begitu dramatis.

Ini juga memberi Angell ide untuk skenario baru untukmenjelaskan kelakuan aneh air super dingin, sesuatu yang sesuai dengan kelakuan yang teramati namun tak memerlukan titik kritis. “Saya ingin menemukan jawaban dari teka-teki apa yang terjadi pada suhu 150-250 K, dan saya bekerja dari fase kaca dan kurungan nano. Air dalam ukuran besar tak akan seperti itu. Tapi bagaimanapun inilah bagian penting dari keseluruhan dan mendukung kesimpulan yang kita dapat yaitu air memiliki termodinamis yang berbeda dari cairan pembentuk kaca lainnya.” jelas Angell

sumber:Arizona State University

Read more »

These icons link to social bookmarking sites where readers can share and discover new web pages.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

0 Comments

Tags: Pengetahuan

"Tidak seperti manusia, kebanyakan dinosaurus dan burung hanya berjalan pada jari kaki mereka, jadi metatarsus membentuk bagian kaki itu sendiri."

---

Penelitian baru dari Museum of the Rockies Montana State University telah mengungkapkan bagaimana dinosaurus seperti Velociraptor dan Deinonychus menggunakan cakarnya yang terkenal untuk membunuh, yang kemudian mengarah pada hipotesis baru tentang evolusi penerbangan pada burung.

Dalam sebuah makalah yang dipublikasikan dalam jurnal PLoS ONE, 14 Desember, para peneliti MSU – Denver W. Fowler, Elizabeth A. Freedman, John B. Scannella dan Robert E. Kambic – mendeskripsikan bagaimana perbandingan burung-burung modern pemangsa membantu mengembangkan model perilaku baru bagi dinosaurus karnivora bercakar sabit seperti Velociraptor.

“Penelitian ini adalah pengubah-permainan yang nyata,” kata pemimpin penulis Fowler. “Ini benar-benar memeriksa secara teliti persepsi kita terhadap dinosaurus pemangsa kecil, mengubah cara kita berpikir tentang ekologi dan evolusinya.”

Studi ini berfokus pada dromaeosaurids; sekelompok dinosaurus predator kecil, termasuk Velociraptor, dan yang relatif lebih besar, Deinonychus. Dromaeosaurids berkerabat erat dengan burung, dan yang paling terkenal karena memiliki sebuah cakar-sabit pada dua digit (dalam ibu jari) kakinya. Para peneliti sebelumnya menunjukkan bahwa cakar ini digunakan untuk memangkas mangsa, atau membantu memanjat ke tempat persembunyian mereka, namun penelitian baru ini mengusulkan perilaku yang berbeda.

“Elang dan rajawali modern memiliki cakar serupa pada 2 digit mereka, sesuatu yang belum dicatat sebelum kami mempublikasikannya di tahun 2009,” kata Fowler. “Kami menunjukkan bahwa cakar 2-D ini digunakan sebagai jangkar, ditancapkan pada mangsanya, mencegah mereka agar tidak kabur. Kami menafsirkan cakar sabit dromaeosaurids telah berevolusi untuk melakukan hal yang sama: menancap, dan menahan”

Seperti pada burung modern pemangsa, penggunaan cakarnya yang tepat berkaitan dengan ukuran relatif mangsanya.

Velociraptor

“Strategi ini hanya benar-benar diperlukan pada mangsa yang ukurannya kira-kira sama dengan predator; cukup besar sehingga mereka mungkin mampu berjuang dan meloloskan diri dari cengkraman kakinya,” kata Fowler. “Mangsa kecil hanya perlu diperas hingga mati, namun pada mangsa besar, yang bisa dilakukan predator adalah menahan dan menghentikannya agar mangsa itu tidak meloloskan diri, maka pada dasarnya hanya memakannya hidup-hidup. Dromaeosaurus kurang beradaptasi dengan jelas untuk pengiriman korban-korban mereka, jadi seperti halnya elang dan rajawali, mereka mungkin juga memakan mangsanya hidup-hidup.”

Fitur-fitur lain pada kaki burung pemangsa memberi petunjuk tentang anatomi fungsional dari kerabat purba mereka; proporsi kaki dromaeosaurids tampak lebih cocok untuk menggenggam daripada berlari, dan metatarsus (tulang antara pergelangan kaki dan jari kaki) lebih diadaptasikan untuk kekuatan daripada kecepatan .

“Tidak seperti manusia, kebanyakan dinosaurus dan burung hanya berjalan pada jari kaki mereka, jadi metatarsus membentuk bagian kaki itu sendiri,” kata Fowler. “Metatarsus yang panjang memungkinkan Anda mengambil langkah-langkah yang lebih besar untuk berjalan lebih cepat, namun padadromaeosaurids, metatarsusnya sangat pendek, yang mana ini adalah aneh.”

Fowler berpikir, ini menunjukkan bahwa Velociraptor dan kerabatnya beradaptasi untuk strategi yang lain daripada hanya berlari untuk mengejar mangsa.

“Ketika kami melihat burung modern pemangsa, metatarsus yang relatif pendek merupakan salah satu fitur yang memberikan burung kekuatan tambahan pada kakinya,” lanjut Fowler. “Velociraptor danDeinonychus juga memiliki metatarsus yang sangat pendek dan gemuk, menunjukkan bahwa mereka memiliki kekuatan besar namun tidak akan pernah menjadi pelari yang sangat cepat.”

Deinonychus

Implikasi ekologisnya menjadi sangat menarik ketika dromaeosaurids dikontraskan dengan kerabat terdekat mereka: kelompok yang sangat mirip dinosaurus karnivora kecil yang disebut troodontids, kata Fowler.

“Troodontids dan dromaeosaurids mulai terlihat sangat mirip, namun selama lebih dari 60 juta tahun, mereka berevolusi dalam arah yang berlawanan, beradaptasi dalam ceruk yang berbeda,” kata Fowler. “Dromaeosaurids berevolusi ke arah kaki yang lebih kuat dan lambat, menunjukkan sebuah strategi tersembunyi predator untuk penyergapan, diadaptasikan untuk mangsa yang relatif besar. Sebaliknya,troodontids berevolusi ke arah metatarsus yang lebih panjang untuk kecepatan dan cengkraman yang lebih tepat, tapi lebih lemah, menunjukkan mereka memiliki kecepatan tapi mungkin mengambil mangsa yang relatif lebih kecil.”

Penelitian ini juga berimplikasi bagi kerabat terdekat troodontids dan dromaeosaurids berikutnya: burung. Sebuah langkah penting dalam asal-usul burung modern adalah evolusi kaki bertenggernya.

sumber:http://www.faktailmiah.com/2011/12/15/dinosaurus-bercakar-mematikan-menyediakan-teori-baru-tentang-evolusi-penerbangan.html

Read more »

These icons link to social bookmarking sites where readers can share and discover new web pages.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

0 Comments

Tags: Pengetahuan

Sebuah studi terbaru menunjukkan kalau laju pemanasan global dari penggandaan karbon dioksida atmosfer mungkin kurang dari perkiraan paling berani dari sebagian studi sebelumnya – dan, faktanya, mungkin kurang parah dibandingkan yang diproyeksi oleh laporan Panel Perubahan Iklim antar Pemerintah tahun 2007.

---

Para pengarang studi ini, yang didanai oleh Program Paleoklimat Yayasan Sains Nasional AS dan diterbitkan online minggu ini dalam jurnal   Science, menyebutkan kalau pemanasan global itu real dan kalau peningkatan CO2 atmosfer akan memiliki banyak pengaruh yang serius.

 Walau begitu, proyeksi paling berani mengenai peningkatan suhu dari penggandaan CO2 tidak mungkin.

 “Banyak studi sensitivitas iklim sebelumnya melihat ke masa lalu hanya dari 1850 hingga sekarang, dan tidak sepenuhnya mengintegrasi waktu paleoklimat, khususnya dalam skala global,” kata   Andreas Schmittner, seorang peneliti Oregon State University dan penulis utama dalam artikel Science. “Ketika anda merekonstruksi suhu permukaan darat dan laut dari puncak zaman es terakhir 21 ribu tahun lalu – yang disebut Maksimum Glasial Terakhir – dan membandingkannya dengan simulasi model iklim periode tersebut, anda mendapatkan gambaran yang sangat berbeda.

“Jika kendala paleoklimat ini berlaku pada masa depan, seperti diramalkan oleh model kami, hasilnya menunjukkan kemungkinan kecil perubahan iklim ekstrim dibandingkan yang diduga sebelumnya,” tambah Schmittner.

 Para ilmuan telah berjuang bertahun-tahun mencoba mengkuantifikasi sensitivitas iklim – yaitu bagaimana Bumi merespon pada peningkatan karbon dioksida atmosfer yang diproyeksikan. Laporan IPCC tahun 2007 memperkirakan kalau udara di dekat permukaan Bumi akan menghangat rata-rata 2 hingga 4.5 derajat Celsius dengan penggandaan CO2 atmosfer dari standar pra industri. Rata-rata atau nilai harapan peningkatan dalam perkiraan IPCC adalah 3,0 derajat; sebagian besar studi model iklim menggunakan penggandaan CO2 sebagai indeks dasar.

Beberapa penelitian sebelumnya mendaku pengaruhnya akan jauh lebih parah – hingga 10 derajat atau lebih dengan penggandaan CO2 – walaupun proyeksi ini mengakui rendahnya kemungkinan. Studi berdasarkan data hanya mundur hingga 1850 dipengaruhi oleh ketidakpastian besar dalam efek debu dan partikel kecil lainnya di udara yang memantulkan sinar matahari dan dapat mempengaruhi awan, yang disebut pemaksaan aerosol, atau dengan penyerapan panas oleh samudera, kata para peneliti.

Untuk menurunkan derajat ketidakpastian, Schmittner dan koleganya menggunakan sebuah model iklim dengan lebih banyak data dan menemukan kalau ada kendala yang mencegah tingginya sensitivitas iklim.

 Para peneliti mengumpulkan rekonstruksi suhu permukaan laut dan darat dari Maksimum Glasial Terakhir dan menciptakan sebuah peta global suhu tersebut. Pada masa ini, CO2 atmosfer sekitar sepertiga kali lebih kurang dari Revolusi Industri, dan level metana dan nitrous oksida jauh lebih rendah. Karena sebagian besar lintang utara ditutupi es dan salju, permukaan laut lebih rendah, iklim lebih kering (kurang presipitasi), dan lebih banyak debu di udara.

Semua faktor ini, yang menyumbang pada pendinginan permukaan Bumi, dimasukkan dalam simulasi model iklim mereka.

Data baru ini mengubah penilaian model iklim dalam berbagai hal, kata Schmittner, asisten professor kampus ilmu bumi, samudera, dan atmosfer OSU. Rekonstruksi para peneliti pada suhu memiliki cakupan lebih luas dan menunjukkan pendinginan yang kurang pada masa Zaman Es daripada sebagian besar penelitian sebelumnya.

Model iklim sensitivitas tinggi – lebih dari 6 derajat – menunjukkan kalau level rendah CO2 atmosfer pada saat Maksimum Glasial Terakhir akan menghasilkan efek lari yang akan menyisakan Bumi seluruhnya tertutup es.

“Jelas, itu tidak terjadi,” kata Schmittner. “Walaupun Bumi kemudian ditutupi lebih banyak es dan salju daripada sekarang, lempeng es tidak membentang melebihi lintang 40 derajat, dan kawasan tropis dan sub tropis bebas es – kecuali daerah tinggi. Model sensitivitas tinggi ini melebih-lebihkan pendinginan.”

Di sisi lain, model dengan sensitivitas iklim rendah – kurang dari 1,3 derajat – meremehkan pendinginan hampir dimana saja di Maksimum Glasial Terakhir, kata para peneliti. Yang paling cocok, dengan derajat ketidakpastian jauh lebih rendah dari sebagian besar studi lainnya, menyarankan kalau sensitivitas iklim adalah sekitar 2,4 derajat.

 Walau begitu, tingkat ketidakpastian dapat pula diremehkan karena simulasi model tidak mempertimbangkan ketidakpastian yang muncul dari bagaimana perubahan awan memantulkan sinar matahari, kata Schmittner.

 Rekonstruksi suhu permukaan darat dan laut dari 21 ribu tahun lalu adalah tugas rumit yang melibatkan pemeriksaan inti es, lubang bor, fosil organism laut dan darat, endapan dasar laut, dan faktor-faktor lainnya. Inti endapan, misalnya, mengandung berbagai susunan biologis yang ditemukan pada berbagai rezim suhu dan dapat dipakai untuk mengetahui suhu masa lalu menggunakan analog pada kondisi samudera modern.

“Saat kami melihat pada data paleoklimat, saya terkejut dengan pendinginan samudera yang rendah,” kata Schmittner. “Secara rata-rata, samudera hanya sekitar dua derajat Celsius lebih dingin dari sekarang, namun planet ini sangat berbeda – lempeng es besar di Amerika Utara dan Eropa utara, lebih banyak es di laut dan salju, tetumbuhan yang berbeda, permukaan laut lebih rendah dan lebih banyak debu di udara.

 “Itu menunjukkan kalau bahkan perubahan sangat kecil pada suhu permukaan samudera dapat memiliki dampak sangat besar, khususnya di daerah daratan pada lintang sedang dan tinggi,” tambahnya.

Schmittner mengatakan kalau bahan bakar fosil berkelanjutan dapat membawa pada pemanasan yang sama seperti pada permukaan laut di rekonstruksi yang terjadi antara Maksimum Glasial Terakhir dan sekarang.

 “Karenanya, perubahan drastis di daratan dapat terjadi,” katanya. “Walau begitu, studi kami menunjukkan kalau kita masih punya cukup waktu untuk mencegah itu terjadi, bila kita berusaha mengubah arahnya dengan segera.”

 Pengarang lainnya studi ini mencakup  Peter Clark dan Alan Mix dari OSU; Nathan Urban, Princeton University; Jeremy Shakun, Harvard University; Natalie Mahowald, Cornell University; Patrick Bartlein, University of Oregon; dan Antoni Rosell-Mele, University of Barcelona.

sumber:Fakta Ilmiah.com

Read more »

These icons link to social bookmarking sites where readers can share and discover new web pages.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

0 Comments

Tags: Pengetahuan

Para peneliti dari Arizona State University menciptakan bahan kristal senyawa baru yang dapat membantu kemajuan dalam sejumlah pencapaian teknologi dan ilmiah.

---

 Profesor teknik listrik ASU,   Cun-Zheng Ning mengatakan bahan yang bernama erbium klorida silikat ini, dapat digunakan untuk mengembangkan generasi baru komputer, meningkatkan kemampuan internet, meningkatkan efisiensi sel fotovoltaik berbasis silikon untuk mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik, dan meningkatkan kualitas penerangan keadaan padat dan teknologi sensor.

 Tim peneliti Ning terdiri dari mahasiswa dan pasca doktoral yang membantu mensintesis senyawa baru dalam Lab Nanofotonik Sekolah Teknik Listrik, Komputer, dan Energi ASU, salah satu Sekolah Teknik Ira A. Fulton.

 Penelitian erbium lab ini didukung oleh Kantor Penelitian Angkatan Darat AS dan Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara AS. Detail mengenai senyawa baru ini dilaporkan dalam Optical Materials Express di situs Optical Society of America.

Terobosan ini melibatkan sintesis senyawa erbium baru pertama kali dalam bentuk kawat nano kristal tunggal, yang memiliki sifat superior dibandingkan senyawa erbium dalam bentuk lain.

 Erbium adalah salah satu anggota paling penting dalam keluarga bumi langka dalam tabel periodik unsur kimia. Ia memancarkan foton dalam panjang gelombang 1,5 mikron, yang digunakan dalam serat optik untuk kinerja internet dan telepon kualitas tinggi.

Erbium digunakan dalam pengotoran serat optik untuk memperkuat sinyal internet dan telepon dalam sistem telekomunikasi. Pengotoran adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan proses memasukkan konsentrasi tinggi berbagai unsur dalam zat lain sebagai cara mengubah sifat listrik atau optik zat tersebut untuk memberi hasil yang diinginkan. Unsur yang digunakan dalam proses tersebut disebut dopant atau pengotor.

“Karena kita tidak dapat mengotori banyak atom erbium dalam serat semau kita, serat harus sangat panjang agar dapat berguna memperkuat sinyal internet. Ini membuat integrasi komunikasi internet dan komputer dalam sebuah chip sangat sulit,” jelas Ning.

 “Dengan senyawa erbium baru ini, terdapat seribu kali lebih banyak atom erbium tersimpan dalam senyawa. Ini artinya banyak alat dapat diintegrasikan kedalam sistem berskala chip,” katanya. “Karenanya, bahan senyawa baru mengandung erbium dapat diintegrasikan dengan silikon untuk menggabungkan fungsionalitas internet dan komputer pada landasan silikon yang sama dan murah untuk meningkatkan laju komputasi dan operasi internet pada saat bersamaan.”

 Bahan erbium dapat pula dipakai untuk meningkatkan efisiensi konversi energi sel surya silikon.

 Silikon tidak menyerap radiasi surya dengan panjang gelombang lebih dari 1,1 mikron, yang menghasilkan limbah energi – membuat sel surya kurang efisien.

Bahan erbium dapat memperbaiki situasi ini dengan mengubah dua atau lebih foton pembawa jumlah kecil energi menjadi satu foton yang membawa jumlah energi lebih besar. Foton tunggal yang lebih kuat ini kemudian dapat diserap oleh silikon, dan meningkatkan efisiensi sel surya.

 Bahan erbium juga membantu penyerapan sinar ultraviolet dari matahari dan mengubahnya menjadi foton-foton pembawa energi kecil, yang kemudian dapat lebih efisien diubah menjadi listrik oleh sel silikon. Fungsi konversi warna yang mengubah cahaya ultraviolet menjadi cahaya lain yang tampak ini juga penting dalam membangkitkan cahaya putih untuk alat penerangan keadaan padat.

 Sementara manfaat erbium diketahui dengan baik, pembuatan bahan erbium berkualitas tinggi merupakan tantangan besar, kata Ning.

 Pendekatan standar adalah dengan menjadikan erbium sebagai pengotor pada berbagai bahan induk, seperti silikon oksida, silikon, dan banyak kristal dan kaca lainnya.

 “Salah satu masalahnya adalah kita belum mampu memberikan cukup atom erbium ke dalam kristal atau kaca tanpa merusak kualitas optiknya, karena terlalu banyak pengotor dapat menimbulkan gerombolan yang merendahkan mutu optik,” katanya.

 Yang unik pada bahan erbium baru yang disintesis kelompok Ning adalah erbium tidak lagi diberikan secara acak sebagai pengotor. Erbium menjadi bagian dari senyawa seragam dan jumlah atom erbiumnya adalah seribu kali lebih banyak dari jumlah maksimum yang dapat diberikan dalam bahan terkotor erbium lainnya.

 Meningkatkan jumlah atom erbium memberikan aktivitas optik lebih banyak untuk menghasilkan pencahayaan lebih kuat. Ia juga meningkatkan konversi berbagai warna cahaya menjadi cahaya putih untuk menghasilkan penerangan keadaan padat dan memungkinkan sel surya lebih efisien dalam mengubah sinar matahari menjadi energi listrik.

 Selain itu, karena atom erbium terorganisir dalam array yang periodik, mereka tidak menggerombol dalam senyawa baru ini. Faktanya bahan ini telah menghasilkan bentuk kristal tunggal bermutu tinggi yang membuat kualitas optiknya superior dibandingkan bahan yang dikotori lainnya, kata Ning.

 Seperti banyak penemuan ilmiah, sintesis bahan erbium baru ini dibuat secara tak sengaja.

 “Sama dengan apa yang dilakukan peneliti lainnya, kami pada awalnya mencoba mengotori erbium ke dalam serat nano silikon. Namun karakteristik yang ditunjukkan bahan ini mengejutkan kami,” katanya. “Kami memperoleh bahan baru. Kami tidak tahu apa itu, dan tidak ada dokumen ilmiah yang menjelaskannya. Perlu setahun bagi kami untuk menyadari kalau kami menemukan bahan kristal tunggal baru yang belum pernah ada sebelumnya.”

 Ning dan timnya kini mencoba menggunakan senyawa erbium baru ini untuk berbagai aplikasi, seperti peningkatan efisiensi sel surya silikon dan membuat penguat optik miniatur untuk sistem fotonik skala chip untuk komputer dan internet kecepatan tinggi.

 “Yang paling penting,” katanya, “ada banyak hal yang kami harus pelajari mengenai apa yang dapat dicapai oleh bahan baru ini. Studi awal kami pada karakteristiknya menunjukkan kalau ia punya banyak sifat mengagumkan dan kualitas optik yang superior. Penemuan lain yang lebih mengagumkan sedang menunggu untuk dibuat.”

sumber:Arizona State University

Read more »

These icons link to social bookmarking sites where readers can share and discover new web pages.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

0 Comments