Sensor skala nano inovatif yang mampu mendeteksi gaya mekanis dengan sensitivitas dan jangkauan tinggi telah dikembangkan oleh para peneliti. Sensor ini, terbuat dari nanokristal bercahaya, merespons gaya dengan mengubah intensitas atau warnanya. Pengukuran jarak jauh dimungkinkan hanya dengan menggunakan cahaya, menghilangkan kebutuhan akan kabel atau koneksi fisik. Aplikasi potensial untuk sensor ini mencakup dari robotika hingga biofisika, kedokteran, dan eksplorasi ruang angkasa, menandai terobosan dalam penginderaan jauh sinyal mekanis di berbagai skala.
Dikembangkan Menggunakan Efek Photon-Avalanching
Menurut sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature, nanosensor ini memanfaatkan efek foton-avalanching untuk mencapai kemampuannya yang luar biasa. Proses ini, yang melibatkan ion tanah jarang seperti thulium, memperkuat penyerapan foton tunggal menjadi kaskade foton yang dipancarkan.
Tim, yang dipimpin oleh Jim Schuck, Associate Professor Teknik Mesin di Universitas Columbia, menemukan bahwa respons nanopartikel terhadap gaya mekanik melampaui ekspektasi awal. Schuck mengatakan kepada Phys.org bahwa sensitivitas ekstrem yang diamati selama pengujian mengejutkan dan transformatif untuk teknologi pengukuran gaya.
Sensor Serbaguna dan Biokompatibel
Sensor beroperasi menggunakan cahaya inframerah, yang menembus jauh ke dalam sistem sambil tetap biokompatibel. Natalie Fardian-Melamed, seorang peneliti pascadoktoral, menyoroti kegunaannya dalam memantau sistem teknologi dan biologis, membantu deteksi dini malfungsi.
Tidak seperti metode sebelumnya yang membutuhkan banyak perangkat, sensor ini dapat berfungsi lintas skala—dari interaksi subseluler hingga sistem yang lebih besar seperti sistem nanoelektromekanis (NEMS) atau embrio yang sedang berkembang.
Perkembangan Masa Depan
Upaya sedang dilakukan untuk memperluas kemampuan sensor, termasuk fitur kalibrasi mandiri. Tim ini bertujuan untuk menerapkan teknologi di area yang berdampak, seperti memantau perkembangan embrio. Schuck mencatat pentingnya menciptakan alat untuk menyelidiki kekuatan dalam lingkungan yang kompleks, selaras dengan tantangan yang digarisbawahi oleh Peradan Nobel Ardem Patapoutian dalam memahami sistem multiskala.
Terobosan ini diharapkan dapat memajukan penelitian dan aplikasi di berbagai bidang, menawarkan wawasan yang tak tertandingi tentang dinamika gaya mekanik.
