Suko Waspodo
Mencampur Sinar Laser dan Sinar X-Ray
Info Terkini | Monday, 23 May 2022, 10:25 WIB
Tidak seperti pedang laser fiksi, sinar laser nyata tidak berinteraksi satu sama lain saat mereka bersilangan—kecuali jika sinar tersebut bertemu dalam bahan yang sesuai yang memungkinkan interaksi materi cahaya nonlinier. Dalam kasus seperti itu, pencampuran gelombang dapat menimbulkan balok dengan warna dan arah yang berubah.
Proses pencampuran gelombang antara berkas cahaya yang berbeda merupakan salah satu landasan bidang optik nonlinier, yang telah menjadi mapan sejak laser tersedia secara luas. Dalam bahan yang sesuai seperti kristal tertentu, dua sinar laser dapat "merasakan kehadiran satu sama lain". Dalam proses ini, energi dan momentum dapat dipertukarkan, sehingga menimbulkan sinar laser tambahan yang muncul dari zona interaksi dalam arah yang berbeda dan dengan frekuensi yang berbeda, terlihat dalam rentang spektral yang terlihat sebagai warna yang berbeda. Efek ini biasanya digunakan untuk merancang dan mewujudkan sumber sinar laser baru.
Analisis berkas cahaya yang muncul dalam fenomena pencampuran gelombang memberikan wawasan tentang sifat material di mana proses pencampuran gelombang terjadi. Spektroskopi berbasis pencampuran gelombang semacam itu memungkinkan peneliti untuk memahami seluk-beluk struktur elektronik spesimen dan bagaimana cahaya dapat menggairahkan dan berinteraksi dengan materi. Sejauh ini, bagaimanapun, pendekatan ini hampir tidak digunakan di luar jangkauan spektral tampak atau inframerah.
Sebuah tim peneliti dari Max Born Institute (MBI), Berlin, dan DESY, Hamburg, telah mengamati jenis baru dari proses pencampuran gelombang yang melibatkan sinar-X lunak. Tumpang tindih pulsa ultrashort sinar-X lembut dan radiasi inframerah dalam kristal tunggal lithium fluoride (LiF), mereka melihat bagaimana energi dari dua foton inframerah ditransfer ke atau dari foton sinar-X, mengubah "warna" sinar-X di yang disebut proses nonlinier orde ketiga.
Mereka tidak hanya mengamati proses khusus ini dengan sinar-X untuk pertama kalinya, tetapi mereka juga mampu memetakan efisiensinya ketika mengubah warna sinar-X yang masuk. Ternyata sinyal pencampuran hanya dapat dideteksi ketika prosesnya melibatkan elektron kulit bagian dalam dari atom litium yang dipromosikan ke keadaan di mana elektron ini terikat erat pada kekosongan yang ditinggalkannya—keadaan yang dikenal sebagai eksiton. Lebih jauh lagi, perbandingan dengan teori menunjukkan bahwa transisi elektron kulit dalam yang sebaliknya "terlarang secara optis" berkontribusi pada proses pencampuran gelombang.
Melalui analisis proses pencampuran empat gelombang resonansi ini, para peneliti mendapatkan gambaran rinci tentang di mana elektron yang tereksitasi secara optik bergerak dalam masa hidupnya yang sangat singkat. "Hanya jika elektron yang tereksitasi terlokalisasi di sekitar lubang yang ditinggalkannya, kita dapat mengamati sinyal pencampuran empat gelombang," kata Robin Engel, Ph.D. mahasiswa yang terlibat dalam pekerjaan itu, "dan karena kami telah menggunakan warna sinar-X tertentu, kami tahu bahwa lubang ini sangat dekat dengan inti atom dari atom litium."
Karena kemampuan sinar-X untuk mengeksitasi elektron kulit bagian dalam secara selektif pada spesies atom yang berbeda dalam suatu material, pendekatan yang ditunjukkan memungkinkan peneliti untuk melacak elektron yang bergerak di sekitar molekul atau padatan setelah mereka distimulasi oleh pulsa laser ultracepat. Proses ini—elektron bergerak menuju atom yang berbeda setelah dieksitasi oleh cahaya—merupakan langkah penting dalam reaksi fotokimia atau aplikasi seperti pemanenan cahaya, misalnya, melalui fotovoltaik atau pembangkitan bahan bakar surya langsung.
"Karena pendekatan spektroskopi pencampuran gelombang kami dapat ditingkatkan ke energi foton yang jauh lebih tinggi pada laser sinar-X, banyak atom yang berbeda dari tabel periodik dapat tereksitasi secara selektif. Dengan cara ini kami berharap dapat melacak keberadaan transien dari elektron pada banyak atom berbeda dari bahan yang lebih kompleks, memberikan wawasan baru tentang proses penting ini," jelas Daniel Schick, peneliti di MBI.
(The research was published in Science Advances)
***
Solo, Senin, 23 Mei 2022. 10:18 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
Disclaimer
Retizen adalah Blog Republika Netizen untuk menyampaikan gagasan, informasi, dan pemikiran terkait berbagai hal. Semua pengisi Blog Retizen atau Retizener bertanggung jawab penuh atas isi, foto, gambar, video, dan grafik yang dibuat dan dipublished di Blog Retizen. Retizener dalam menulis konten harus memenuhi kaidah dan hukum yang berlaku (UU Pers, UU ITE, dan KUHP). Konten yang ditulis juga harus memenuhi prinsip Jurnalistik meliputi faktual, valid, verifikasi, cek dan ricek serta kredibel.
