Sekumpulan penyelidik China telah mencipta kristal optik ultra nipis yang cekap tenaga menggunakan teori baru yang meletakkan asas untuk teknologi laser generasi akan datang.
Boron nitrida berpintal yang dibangunkan oleh pasukan itu mempunyai ketebalan mikrometer, menjadikannya kristal optik paling nipis di dunia, Profesor Wang Enge dari Pusat Pengajian Fizik Universiti Peking baru-baru ini memberitahu Xinhua. Berbanding dengan kristal konvensional dengan ketebalan yang sama, kecekapan tenaganya telah meningkat sebanyak 100 hingga 10,000 kali ganda.
Wang, seorang ahli akademik di Akademi Sains China, berkata hasilnya adalah inovasi asli dalam teori kristal optik China dan membuka bidang baharu membuat kristal optik daripada bahan filem nipis dua dimensi unsur cahaya.
Hasil penyelidikan baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters.
Laser adalah salah satu teknologi asas masyarakat maklumat. Kristal optik boleh merealisasikan fungsi seperti penukaran frekuensi, penguatan parametrik, dan modulasi isyarat, dan merupakan komponen utama peranti laser.
Dalam 60 tahun yang lalu, penyelidikan dan pembangunan kristal optik telah dipandu terutamanya oleh dua teori pemadanan fasa yang dicadangkan oleh saintis Amerika.
Walau bagaimanapun, disebabkan oleh batasan model teori tradisional dan sistem bahan, kristal sedia ada sukar untuk memenuhi keperluan pengecilan, penyepaduan tinggi, dan kefungsian peranti laser untuk pembangunan masa depan. Pembangunan teknologi laser generasi akan datang memerlukan penemuan dalam teori dan bahan kristal optik.
Wang Engo dan Prof. Liu Kaihui, pengarah Institut Fizik Bahan dan Bahan Pekat, Sekolah Fizik, Universiti Peking, mengetuai pasukan untuk membangunkan teori pemadanan fasa ketiga berdasarkan sistem bahan unsur cahaya - teori padanan fasa terpintal.
"Laser yang dihasilkan oleh kristal optik boleh dilihat sebagai lajur individu perarakan. Mekanisme berpusing boleh menjadikan arah dan rentak setiap individu sangat diselaraskan, meningkatkan kecekapan penukaran tenaga laser," jelas Liu, yang juga timbalan pengarah. Institut Persimpangan Bahan Kuantum Unsur Cahaya di Pusat Sains Bersepadu Nasional Huairou di Beijing.
Beliau berkata penyelidikan itu membuka mod reka bentuk dan sistem bahan sepenuhnya, merealisasikan rangkaian keseluruhan inovasi asli daripada teori optik asas kepada sains dan teknologi bahan.
"Ketebalan kristal TBN berjulat dari 1 hingga 10 mikrometer. Kebanyakan kristal optik yang kami kenali sebelum ini mempunyai ketebalan pada tahap satu milimeter atau malah sentimeter," tambah Liu.
Teknologi pengeluaran TBN kini sedang dipatenkan di AS, UK, Jepun dan negara lain. Pasukan ini telah menghasilkan prototaip laser TBN dan sedang bekerjasama dengan syarikat untuk membangunkan teknologi laser generasi akan datang.
"Kristal optik adalah asas pembangunan teknologi laser, dan masa depan teknologi laser ditentukan oleh teori reka bentuk dan teknologi pengeluaran kristal optik," kata Wang.
Dengan saiz ultra-nipis, potensi integrasi yang sangat baik dan fungsi baharu, kristal TBN dijangka merealisasikan penemuan aplikasi baharu pada masa hadapan dalam bidang seperti sumber cahaya kuantum, cip fotonik dan kecerdasan buatan.
