Metascreen Ultra-tipis: Setahap Mewujudkan Mantel Tembus Pandang ala Harry Potter

Rabu, 27 Maret 2013 -

---

Mantel tembus pandang, yang membuat pemakainya menjadi kasat mata, mungkin tak lagi hanya bisa ditemui dalam kisah Harry Potter. Keberadaannya setahap menuju kenyataan meski untuk kali ini, mantel ‘ajaib’ hanya bisa berlaku pada gelombang mikro, bukan cahaya nampak.

Para peneliti AS baru saja berhasil mengembangkan mantel setipis mikrometer, yang dapat menyembunyikan objek tiga dimensi dari gelombang mikro di lingkungan sekitarnya, dari segala arah dan dari segala posisi pengamat.

Untuk studi yang dipublikasikan dalam New Journal of Physics ini, para peneliti University of Texas di Austin, menggunakan lapisan ultra-tipis yang disebut “metascreen“.

Mantel metascreen dibuat dengan strip pita tembaga setipis 66 µm yang dilampirkan ke film polikarbonat fleksibel setipis 100 µm dalam desain berbentuk jaring. Mantel ini digunakan untuk menyelubungi batang silinder berukuran 18 cm dari gelombang mikro, dan berfungsi optimal ketika gelombang mikro berada pada frekuensi 3,6 GHz serta pada bandwidth yang cukup luas.

Dari kemampuan beradaptasi yang melekat pada metascreen serta keunggulan teknik selubung yang digunakan dalam studi ini, para peneliti memperkirakan bahwa objek-objek berbentuk ganjil dan asimetris juga bisa diselubungi dengan prinsip yang sama.

Mantel ini digunakan untuk menyelubungi batang silinder berukuran 18 cm dari gelombang mikro, dan berfungsi optimal ketika gelombang mikro berada pada frekuensi 3,6 GHz serta pada bandwidth yang cukup luas. (Kredit: Institute of Physics)

Objek mampu terdeteksi ketika gelombang-gelombang – entah itu gelombang suara, cahaya, sinar-x ataupun gelombang mikro – terpantul dari permukaannya. Kita bisa melihat objek saat sinar cahaya memantul dari permukaannya ke arah mata kita dan mata kita mampu memproses informasi tersebut.

Studi selubung sebelumnya menggunakan metamaterial untuk mengalihkan, atau membelokkan, gelombang di sekitar objek. Sedangkan metode dalam studi kali ini, yang oleh para peneliti dijuluki “mantle cloaking“, menggunakan jenis terbaru, metascreen logam ultra-tipis, untuk membatalkan gelombang yang terpancar dari objek terselubung.

“Saat terjadi intervensi pada bidang-bidang pancar dari mantel dan objek, mereka lantas saling membatalkan satu sama lain. Efek keseluruhannya adalah transparansi dan tembus pandang dari semuasudut pengamatan,” kata sesama penulis studi, Profesor Andrea Alu.

“Keuntungan dari mantel selubung lewat teknik yang menarik ini adalah kemampuannya beradaptasi, kemudahan manufaktur dan peningkatan bandwidth-nya. Kami telah menunjukkan bahwa Anda tidak harus menggunakan metamaterial yang tebal untuk membatalkan pancaran dari sebuah objek. Permukaan bermotif sederhana yang konformal terhadap objek mungkin sudah cukup dan, dalam banyak hal, bahkan lebih baik dibanding metamaterial tebal.”

Tahun lalu, kelompok peneliti ini menjadi yang pertama yang berhasil menyelubungi objek 3D ke keadaan kasat mata. Dalam studi tersebut, mereka menggunakan metode yang disebut “plasmonic cloaking“, yaitu menggunakan material yang lebih tebal untuk membatalkan pancaran gelombang.

Untuk ke depan, salah satu tantangan utama bagi para peneliti adalah menggunakan “mantel selubung” ini untuk menyembunyikan objek dari cahaya nampak. “Pada prinsipnya teknik ini juga bisa digunakan pada cahaya mantel,” lanjut Profesor Alu.

“Kenyataannya, metascreen lebih mudah disadari keberadaannya pada frekuensi nampak dibanding metamaterial tebal, dan konsep ini mungkin bisa menempatkan kami untuk lebih dekat dengan realisasi praktisnya. Bagaimanapun juga, ukuran objek yang bisa diselubungi secara efisien lewat metode ini harus didasarkan pada skala panjang gelombang pengoperasian, sehingga jika diterapkan pada frekuensi optik, kami mungkin bisa secara efisien menghentikan pancaran dari objek berukuran mikrometer.

“Namun, kami sudah bayangkan aplikasi-aplikasi menarik lainnya untuk menggunakan mantel selubung dan cahaya nampak, seperti mewujudkan nano-tag dan nano-saklar optikal, serta perangkat penginderaan noninvasif, yang dapat memberi beberapa manfaat bagi dunia biomedis dan instrumentasi optikal.”

Kredit: Institute of Physics
Jurnal: J C Soric, P Y Chen, A Kerkhoff, D Rainwater, K Melin, A Al. Demonstration of an ultralow profile cloak for scattering suppression of a finite-length rod in free space. New Journal of Physics, 2013; 15 (3): 033037 DOI: 10.1088/1367-2630/15/3/033037