Plasma Metana-Hidrogen Dapat Menentukan Spektrum Luminesensi Komposit Berlian

TANJUNGPURA.ID  (RUSIA) – Ditempatkan dalam campuran metana-hidrogen yang dipanaskan hingga beberapa ribu derajat, ion europium mengikat elektron, yang menyebabkan perubahan spektrum pendaran cahaya. Temuan ini dibuat oleh tim ilmiah dari General Physics Institute dan Institute of Physics of the Russian Academy of Science (RAS). Hasil penelitian yang dipublikasikan di Dalton Transactions akan membantu meningkatkan kemanjuran detektor sinar-X.

Selain untuk aplikasi medis, radiasi sinar-X digunakan dalam studi struktur kristal dan komposisi kimia berbagai zat dan molekul terisolasi. Untuk tujuan ini, para peneliti menggunakan radiasi yang ratusan ribu kali lebih kuat daripada yang dipancarkan oleh peralatan sinar-X konvensional. Hal ini, serta sifat sinar yang tidak terlihat oleh mata manusia, membuatnya sangat sulit untuk memfokuskannya pada target yang ditentukan.

Visualisasi material sinar-X dicapai sebelumnya oleh para peneliti RAS General Physics Institute. Untuk tujuan ini, mereka menciptakan material komposit dengan nanopartikel europium fluorida dan strontium fluorida yang tertanam dalam berlian. Untuk menempatkan nanopartikel di dalam “cangkang” berlian, para penulis secara bergantian mensintesis lapisan material yang mengandung berlian dan europium, dan kemudian mengulangi prosedur dengan lapisan berlian. Percobaan dilakukan dalam plasma gelombang mikro, yaitu campuran metana-hidrogen, yang dipanaskan hingga ribuan derajat. Ketika material yang dihasilkan terkena sinar-X, nanopartikel menunjukkan pendaran cahaya, sehingga memungkinkan deteksi radiasi X. Khususnya, spektrum pendaran cahaya nanopartikel yang tertanam dalam berlian berbeda dari material sumber.

Dalam proyek penelitian baru, tim gabungan dari Institut Fisika Umum RAS dan Institut Fisika bertujuan untuk menemukan mengapa luminesensi europium berubah saat tertanam dalam berlian menggunakan metode gelombang mikro. Untuk tujuan ini, para penulis meniru lingkungan sintesis plasma gelombang mikro dengan memanaskan serbuk hingga suhu antara 600 dan 900 derajat Celsius, lalu menyimpannya dalam kondisi yang sama selama periode waktu yang berbeda (dari lima menit hingga tiga jam).

Luminesensi nanopartikel diketahui dimodifikasi oleh interaksi kimia antara nanopartikel dan plasma hidrogen. Reaksi tersebut menghasilkan hidrida europium dan strontium, yang memengaruhi sifat optik seluruh material. Para penulis juga menemukan bahwa, dengan memvariasikan suhu dan durasi perlakuan nanopartikel, luminesensinya dapat “disesuaikan”, misalnya, diatur dalam spektrum sempit atau lebar (yaitu pada satu atau beberapa panjang gelombang).

“Hasil penelitian kami akan memungkinkan penyempurnaan spektrum luminesensi bahan komposit yang ada, sehingga membuatnya lebih efisien. Selain itu, mengetahui bagaimana nanopartikel dimodifikasi dalam plasma gelombang mikro akan memungkinkan kami untuk memperluas pilihan zat yang dapat ditanamkan dalam berlian. Hal ini, pada gilirannya, dapat membantu meningkatkan produktivitas dan keamanan sistem sinar-X ilmiah dan medis,” kata Artem Martyanov, Kandidat Ilmu Fisika dan Matematika, yang dikutip oleh Yayasan Sains Rusia.