Terobosan Elektronik Membuat Perangkat Masa Depan Tak Lagi Panas

KOMPAS.com - Pernah bertanya-tanya kenapa laptop menjadi panas saat bermain game? Atau mengapa pusat data membutuhkan pendingin raksasa? Jawabannya ada pada panas buangan — efek samping dari cara kerja sirkuit elektronik yang menggunakan aliran elektron bermuatan untuk mengirim sinyal.

Setiap kali perangkat menyimpan atau melepaskan energi, panas tercipta. “Elektronik menjadi panas karena perangkat elektronik selalu memiliki kapasitor. Setiap kali kita menyimpan atau melepaskan energi, kita memanaskannya,” jelas Parag Deotore, associate professor bidang teknik listrik, komputer, dan fisika terapan.

Baca juga: Kebiasaan Menatap Layar Komputer Sebabkan Mata Minus?

Solusi: Saklar Berbasis Exciton

Terobosan baru yang dipublikasikan di jurnal ACS Nano pada 31 Agustus ini memperkenalkan "optoexcitonic switch" — saklar berbasis partikel netral yang disebut exciton.

Exciton terbentuk saat sebuah elektron “dibangkitkan” (dikeluarkan dari posisinya) sehingga meninggalkan “lubang” bermuatan positif. Elektron bebas dan lubangnya kemudian berpasangan, membentuk quasipartikel bermuatan netral. Karena tidak membawa muatan, exciton dapat memindahkan informasi tanpa menghasilkan panas.

Dengan kata lain, teknologi ini memungkinkan ponsel, PC, hingga komputer kuantum beroperasi tanpa panas berlebih.

Baca juga: Terobosan Kuantum Bisa Membuat Gadget Kita 1.000 Kali Lebih Cepat

Kekuatan Cahaya: Cara Kerja Teknologi Ini

Tidak seperti saklar elektronik konvensional, saklar excitonic ini mengandalkan foton — partikel cahaya — untuk “mendorong” exciton agar bergerak di sepanjang jalur sempit atau ridge.

Namun, ini tidak mudah. Tim peneliti harus menemukan “ketebalan ajaib” agar cahaya dapat mendorong exciton dengan tepat.

“Prediksi kami, jika kita membuatnya cukup tebal, kopling cahaya dengan exciton akan cukup kuat untuk menggerakkan mereka. Dan itu berhasil,” jelas Mackillo Kira, profesor teknik listrik dan komputer serta co-director Quantum Research Institute.

Para peneliti bahkan bisa mengamati perubahan warna exciton sepanjang jalur — tanda bahwa teori mereka benar.

Baca juga: Teknologi Semen Baru yang Bisa Kurangi Panas Kota dan Emisi Karbon

Performa Lebih Unggul dari Teknologi Saat Ini

Menariknya, saklar ini bukan hanya konsep — kinerjanya sudah melampaui saklar fotonik konvensional. Selain mengurangi panas, teknologi ini juga memperkecil ukuran saklar hingga 100 kali lebih kecil dari desain elektronik saat ini.

“Tujuan jangka panjang kami adalah menciptakan sirkuit excitonic yang begitu efisien sehingga komputer tak lagi memerlukan kipas pendingin dan ponsel bisa bertahan jauh lebih lama tanpa perlu diisi daya,” tambah Deotore.

Meski sudah menunjukkan hasil yang menjanjikan, tantangan masih ada: menemukan material terbaik dan menciptakan metode produksi massal untuk perangkat ini. Namun para ilmuwan optimistis semua ini bisa terwujud dalam beberapa dekade mendatang.

Jika sukses, optoexcitonic switch dapat menjadi dasar komputer masa depan yang lebih kecil, cepat, hemat energi, dan — yang terpenting — tidak lagi membuat tangan kita panas.

Baca juga: Bagaimana Cuaca Panas Memengaruhi Manusia?

Di saat situasi tidak menentu, Kompas.com tetap berkomitmen memberikan fakta jernih dari lapangan. Ikuti terus update terkini dan notifikasi penting di Aplikasi Kompas.com. Download di sini