Bola lampu pijar terkecil

 

Dalam upaya menyelidiki rintangan antara termodinamika dan mekanik quantum — kedua dasar teori fisika yang kelihatannya masih memiliki rintangan, sebuah tim dari UCLA Department of Physics and Astronomy telah menciptakan bola lampu pijar terkecil di dunia.

Tim tersebut, diketuai oleh Chris Regan yaitu seorang anggota California NanoSystems Institutedi UCLA dan termasuk didalamnya Yuwei Fan, Scott Singer dan Ray Bergstrom, telah mempublikasikan hasil penelitian mereka pada tanggal 5 Mei pada edisi jurnal online Physical Review Letters.

Termodinamika, puncak keemasan fisika di abad 19, menyangkut sistem dengan berbagai partikel – partikel. Mekanik quantum, dikembangkan pada abad 20, befungsi dengan baik saat hanya diapliksikan dengan sedikit sekali. Tim UCLA menggunakan bola lampu pijar sangat kecil milik mereka untuk memelajari teori fisikawan Max Planck tentang hukum radiasi benda gelap gulita, yang muncul di tahun 1900 dengan menggunakan prinsip – prinsip yang sekarang dipahami sebagai asal muasal kedua teori tersebut.

Bola lampu pijar menggunakan suatu filament yang terbuat dari karbon nanotube tunggal yang lebarnya hanya 100 atom. Sesuatu yang dapat dilihat dengan mata biasa, filament tersebut dapat secara lengkap terlihat saat lampu dimatikan, tetapi ini terlihat sebagai titik lampu yang sangat kecil ketika lampu dinyalakan. Bahkan dengan menggunakan mikroskop otikal terbaik, ini tidak hanya memungkinkan untuk menunjukkan panjangnya nanotube yang tidak sama dengan nol. Untuk mencitrakan struktur filamen yang tepat tim tersebut menggunakan kemampuan resolusi atomik mikroskop electron.

Dengan kurang dari 20 juta atom, filamen nanotube yang keduanya sangat cukup besar untuk mengaplikasikan asumsi statistikal dan cukup kecil untuk dianggap sebagai suatu molekular — yang mana ini adalah sistem mekanis quantum.

"Karena kedua topik ini (radiasi benda gelap gulita) dan skala ukuran (nano) pada rintangan antara dua teori tersebut, kami kira ini adalah sistem yang sangat menjanjikan untuk diteliti," kata Regan. "Karbon nanotube yang digunakan sebagai filament bola lampu sangat ideal bagi kegunaan mereka dikarenakan ukurannya yang kecil dan stabilitas suhunya yang luar biasa."

Meski karbon nanotubes ditemukan pada tahun 1991, tetapi penggunaan karbon dalam bola lampu bukanlah ide baru. Bola lampu dari Thomas Edison sudah menggunakan filamen karbon. Tim peneliti bola lampu UCLA sangat serupa dengan pekerjaan Edison, kecuali filamen mereka yang 100,000 kali lebih sempit dan 10,000 kali lebih pendek, pada volume total ini hanya satu seperatus trilyun dari kepunyaan Edison.