Jawa Pos Radar Lawu - Bayangkan sebuah sinar laser yang ukurannya begitu kecil, tetapi mampu mengubah cara komputer menulis data. Tanpa mengandalkan medan magnet seperti sistem penyimpanan konvensional, cahaya kini berhasil digunakan untuk mengubah kondisi magnetik sebuah material. Yang lebih menarik, metode tersebut berpotensi membuat proses penulisan data lebih dari 1.000 kali lebih cepat.
Terobosan ini dikembangkan para insinyur dari University of California San Diego (UC San Diego). Mereka menemukan bahwa dengan mengatur bentuk dan ukuran sinar laser ultracepat secara sangat presisi, medan cahaya dapat digunakan untuk mengubah orientasi magnetik material.
Penemuan tersebut membuka kemungkinan hadirnya memori komputer yang lebih cepat, lebih kecil, lebih padat, dan lebih hemat energi. Namun, teknologi ini masih berada pada tahap penelitian karena laser khusus yang digunakan belum mudah diintegrasikan ke dalam perangkat elektronik sehari-hari.
Mengapa Cahaya Bisa Mengubah Memori Komputer?
Sebagian besar sistem penyimpanan magnetik menyimpan informasi melalui wilayah-wilayah magnetik berukuran sangat kecil. Orientasi magnet pada wilayah tersebut digunakan untuk mewakili data digital, seperti angka 0 dan 1.
Untuk menulis ulang data, sistem biasanya menggunakan medan magnet eksternal untuk mengubah orientasi wilayah magnetik tersebut.
Masalahnya, proses tersebut membutuhkan energi dan memiliki keterbatasan dalam hal kecepatan.
Para peneliti UC San Diego mencoba pendekatan berbeda. Alih-alih menggunakan medan magnet dari luar, mereka menggunakan cahaya dari laser ultracepat untuk mengubah keadaan magnetik material.
Cahaya dapat diberikan dalam pulsa yang sangat singkat dan diarahkan ke area yang sangat kecil. Kondisi tersebut berpotensi memungkinkan proses penulisan data berlangsung jauh lebih cepat.
Menurut penelitian tersebut, metode pengalihan optik ini secara teoritis dapat bekerja lebih dari 1.000 kali lebih cepat dibandingkan metode konvensional yang bergantung pada medan magnet eksternal.
Kuncinya Ada pada Laser yang Dibuat Sangat Kecil
Peneliti Tidak Mengubah Material, tetapi Mengubah Cahaya.
Salah satu bagian paling menarik dari penelitian ini adalah pendekatannya.
Para ilmuwan tidak berusaha menciptakan material magnetik baru. Mereka justru mengubah cara cahaya berinteraksi dengan material yang sudah ada.
Tim menggunakan laser khusus yang mampu menghasilkan pulsa sangat cepat. Bentuk dan ukuran berkas laser kemudian dimodifikasi secara presisi sehingga energi cahaya dapat terkonsentrasi pada wilayah magnetik yang sangat kecil.
Ukuran berkas tersebut jauh lebih kecil dibandingkan yang digunakan dalam eksperimen sebelumnya.
Abdoulaye Ndao, penulis senior penelitian, menjelaskan:
"Semakin kecil ukuran berkas cahaya, semakin kecil dan semakin padat memori optik yang dapat dibuat."
Artinya, semakin kecil berkas cahaya yang dapat dikendalikan, semakin kecil pula area memori yang dapat ditulis. Jika teknologi ini terus dikembangkan, pendekatan tersebut berpotensi meningkatkan kepadatan penyimpanan tanpa harus memperbesar ukuran perangkat.
Dua Hambatan Lama Berhasil Dilewati
Sebelum penelitian ini, pengalihan optik masih memiliki beberapa keterbatasan serius.
Eksperimen sebelumnya umumnya hanya berhasil pada struktur magnetik yang sangat tipis, dengan maksimal sekitar tiga lapisan magnetik. Selain itu, prosesnya membutuhkan cahaya dengan polarisasi tertentu.
Kedua kondisi tersebut membuat teknologi memori berbasis cahaya sulit diterapkan secara praktis.
Tim UC San Diego kemudian menemukan bahwa rekayasa bentuk dan ukuran berkas laser dapat membantu mengatasi kedua masalah tersebut.
Dalam eksperimen mereka, pengalihan optik berhasil dilakukan pada struktur magnetik yang jauh lebih tebal, terdiri dari sembilan lapisan bergantian platinum dan kobalt.
Lebih mengejutkan lagi, proses tersebut tetap dapat berlangsung tanpa memerlukan polarisasi cahaya tertentu.
Baca Juga: Cuma Butuh Setetes Air, Komputer DNA Ini Bisa Mengerjakan Ratusan Perhitungan
Bagaimana Laser Mengubah Kondisi Magnetik?
Prosesnya berlangsung melalui serangkaian pulsa laser ultracepat.
Pulsa awal memberikan energi pada area kecil material sehingga bagian tersebut mengalami pemanasan singkat. Kondisi itu menyebabkan sebagian wilayah magnetik membalik orientasinya.
Setelah itu, pulsa-pulsa berikutnya memperluas wilayah yang telah berubah hingga akhirnya terbentuk kondisi magnetik baru yang stabil.
Dengan mengatur proses tersebut secara sangat presisi, peneliti dapat mengendalikan perubahan magnetik pada skala mikro dan nano.
Muhammad Waleed Khalid, penulis pertama penelitian, mengatakan:
"Kami merekayasa cahaya secara optik untuk mengubah proses fisika yang berlangsung di dalam material pada skala mikro dan nano."
Pendekatan inilah yang memungkinkan para peneliti mengeksplorasi perilaku material yang sebelumnya sulit dicapai menggunakan berkas laser konvensional.
Hasilnya Sempat Sulit Dipercaya
Penemuan tersebut ternyata tidak langsung diterima begitu saja.
Hasil eksperimen yang diperoleh tim berbeda cukup jauh dari apa yang diperkirakan berdasarkan penelitian sebelumnya. Karena itu, mereka harus melakukan pengujian berulang kali untuk memastikan fenomena tersebut benar-benar terjadi dan bukan sekadar kesalahan eksperimen.
Khalid mengungkapkan:
"Efek yang kami lihat begitu baru dan tidak biasa sehingga kami kesulitan meyakinkan para peneliti lain di bidang ini bahwa penemuan kami bukan sekadar kebetulan yang hanya terjadi sekali."
Tim kemudian mengulang dan memverifikasi eksperimen untuk memastikan hasilnya konsisten.
Penelitian tersebut juga menjadi contoh bagaimana dua bidang yang biasanya berjalan terpisah, yaitu optik dan material magnetik, dapat menghasilkan pendekatan baru ketika digabungkan.
Apakah Memori Laser Akan Menggantikan Penyimpanan Saat Ini?
Belum dalam waktu dekat.
Meskipun hasil eksperimen sangat menjanjikan, masih ada hambatan teknis yang harus diselesaikan sebelum metode tersebut dapat digunakan dalam komputer atau perangkat elektronik sehari-hari.
Masalah terbesar adalah laser ultracepat khusus yang digunakan dalam penelitian. Perangkat tersebut saat ini belum mudah dipasang langsung ke dalam chip komputer.
Karena itu, para peneliti sedang mencari cara lain untuk menghasilkan efek serupa menggunakan sistem laser yang lebih mudah diintegrasikan dengan perangkat elektronik.
Target Berikutnya Hanya Beberapa Ratus Nanometer
Tim juga ingin membuat ukuran berkas laser menjadi lebih kecil lagi.
Target mereka adalah mencapai ukuran hanya beberapa ratus nanometer. Untuk mencapainya, mereka sedang mengeksplorasi struktur optik yang dapat memusatkan cahaya ke area yang semakin sempit.
Jika berhasil, kemampuan tersebut dapat membantu menghasilkan memori dengan kepadatan lebih tinggi sekaligus mempertahankan kecepatan penulisan data yang sangat tinggi.
Dengan ukuran memori yang semakin kecil, lebih banyak informasi juga berpotensi disimpan dalam ruang fisik yang sama.
Masa Depan Penyimpanan Data Bisa Berubah
Penelitian ini menunjukkan bahwa peningkatan performa memori komputer tidak selalu harus dilakukan dengan menciptakan material baru.
Dalam kasus ini, para ilmuwan justru menemukan cara baru untuk mengendalikan cahaya sehingga material magnetik yang sudah ada dapat berperilaku berbeda.
Jika berbagai hambatan teknis berhasil diatasi, pengalihan optik berpotensi digunakan untuk membangun generasi baru perangkat memori yang lebih cepat, berukuran lebih kecil, dan mampu menyimpan data dalam kepadatan lebih tinggi.
Namun, jalan menuju penggunaan komersial masih panjang. Para peneliti harus menemukan sistem laser yang lebih praktis, terus mengecilkan ukuran berkas cahaya, serta memastikan teknologi tersebut dapat bekerja secara efisien dalam perangkat elektronik nyata.
Untuk saat ini, eksperimen UC San Diego menjadi bukti bahwa cahaya dapat digunakan untuk mengendalikan magnetisme pada skala yang sangat kecil. Dan jika teknologi tersebut terus berkembang, cara komputer menulis data di masa depan mungkin tidak lagi hanya bergantung pada magnet, tetapi juga pada sinar laser yang dikendalikan dengan sangat presisi.
Penelitian berjudul “Optical beam shaping induced reconfigurable magnetic domains” diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada 2026.
(Silva Yudia Azizah, Magang Universitas Negeri Surabaya)
Editor : Tim Content Writer Radar LawuSumber : Science Daily