Para peneliti telah menemukan metode untuk memanipulasi gesekan elektronik—gaya yang terus-menerus dalam material bahkan pada permukaan yang sangat halus—yang berpotensi membuka jalan bagi teknologi yang lebih efisien dan tahan lama. Meskipun gesekan tradisional diatasi dengan pelumas dan rekayasa permukaan, gaya baru yang dapat dikontrol ini berasal dari interaksi antar elektron di dalam material itu sendiri.
Masalah Gesekan ‘Tak Terlihat’
Gesekan adalah gaya fundamental yang melawan gerakan, penting dalam tindakan sehari-hari seperti berjalan atau menyalakan korek api. Pada mesin, ini adalah sumber utama hilangnya dan keausan energi. Pendekatan konvensional berfokus pada meminimalkan gesekan mekanis , tetapi bahkan dengan kehalusan permukaan yang sempurna, gesekan elektronik tetap ada. Hal ini terjadi karena elektron dalam material berinteraksi saat bergerak, menghilangkan energi terlepas dari pelumasan. Tantangannya adalah gesekan “tersembunyi” ini tetap ada meskipun gesekan mekanis dapat diabaikan.
Perangkat Baru Memungkinkan Kontrol Gesekan Elektronik
Sebuah tim yang dipimpin oleh Zhiping Xu di Universitas Tsinghua di Tiongkok membuat perangkat menggunakan grafit dan semikonduktor (molibdenum/belerang atau boron/nitrogen). Bahan-bahan ini pada dasarnya merupakan pelumas padat yang baik, artinya gesekan mekanis di antara bahan-bahan tersebut hampir tidak ada. Pengaturan ini memungkinkan para peneliti untuk mengisolasi dan mempelajari gesekan elektronik. Mereka menemukan bahwa bahkan dalam gerakan mekanis yang sempurna, gerakan tersebut membangkitkan elektron, sehingga menyebabkan hilangnya energi.
Dua Metode untuk Mengendalikan Kekuatan
Tim mendemonstrasikan dua cara untuk memanipulasi gesekan elektronik ini:
- Menerapkan tekanan: Hal ini memaksa elektron di antara lapisan untuk berbagi keadaan, sehingga mengurangi interaksi yang menghabiskan banyak energi.
- Menerapkan “tegangan bias”: Ini mengatur seberapa banyak lautan elektron terganggu, sehingga secara efektif mengontrol tingkat gesekan.
Mereka semakin menyempurnakan kontrol dengan mengubah voltase di berbagai bagian perangkat, memungkinkan penyesuaian yang lebih baik, bukan sekadar tombol on/off.
Mengapa Ini Penting
Pengamatan pertama terhadap gesekan elektronik dimulai pada tahun 1998 ketika para peneliti menyadari hilangnya gesekan tersebut pada superkonduktor pada suhu yang sangat rendah. Sejak saat itu, pihak lapangan mencari cara untuk mengendalikannya tanpa penggantian material atau pelumas tambahan. Sasaran utamanya, menurut Jacqueline Krim di North Carolina State University, adalah pengendalian gesekan secara real-time dan jarak jauh—seperti menyesuaikan cengkeraman sepatu sesuai permintaan.
Implikasi di Masa Depan
Meskipun model matematika komprehensif yang menghubungkan semua jenis gesekan masih dalam pengembangan, Xu yakin temuan ini menjanjikan untuk aplikasi di mana gesekan elektronik mendominasi pemborosan atau keausan energi. Penelitian ini pada akhirnya dapat menghasilkan perangkat dengan masa pakai yang jauh lebih lama dan konsumsi energi yang lebih rendah dengan mengatasi sumber inefisiensi yang sebelumnya tidak dapat dikendalikan.
Kemampuan untuk memanipulasi gesekan elektronik merupakan langkah besar menuju teknologi yang lebih efisien, yang berpotensi berdampak pada industri mulai dari manufaktur hingga elektronik konsumen.
