Cermin menakjubkan di balik kemajuan teknologi

Di puncak gunung di Gurun Atacama yang kering di Chili, Observatorium Luar Angkasa Eropa saat ini sedang membangun teleskop optik terbesar di dunia.

Tidak ada waktu yang terbuang dalam memilih nama – itu akan disebut Teleskop Sangat Raksasa, atau ELT.

Sebaliknya, sejumlah besar energi telah dihabiskan untuk merancang dan membangun “mata langit terbesar di dunia,” yang akan mulai mengumpulkan gambar pada tahun 2028 dan kemungkinan besar akan memperluas pemahaman kita tentang alam semesta.

Semua ini tidak akan mungkin terjadi tanpa beberapa cermin tercanggih yang pernah dibuat.

Dr Elise Vernet adalah spesialis optik adaptif di ESO, dan dia mengawasi pengembangan lima cermin raksasa yang akan mengumpulkan cahaya dan mengirimkannya ke peralatan pengukuran teleskop.

Setiap cermin khusus ELT merupakan prestasi desain optik.

Dr Vernet menggambarkan cermin cembung M2 setinggi 14 kaki (4,25 m) sebagai “sebuah karya seni”.

Namun mungkin cermin M1 dan M4 paling baik dalam mengekspresikan tingkat kerumitan dan presisi yang dibutuhkan.

Cermin utama M1 adalah cermin terbesar yang pernah dibuat untuk teleskop optik.

“Itu 39 juta.” [128ft] Berdasarkan diameternya, terdiri dari [798] “Cermin terdiri dari segmen-segmen heksagonal, disusun sedemikian rupa sehingga berperilaku seperti cermin homogen yang sempurna,” kata Dr. Vernet.

M1 akan mengumpulkan cahaya hingga 100 juta kali lebih banyak daripada mata manusia dan harus mampu mempertahankan posisi dan bentuk hingga tingkat akurasi 10.000 kali lebih halus daripada rambut manusia.

Cermin M4 merupakan cermin deformasi terbesar yang pernah dibuat dan akan mampu berubah bentuk 1.000 kali per detik untuk mengoreksi turbulensi atmosfer dan getaran teleskop itu sendiri yang dapat mendistorsi gambar.

Permukaannya yang fleksibel terdiri dari enam kelopak bahan kaca-keramik dengan ketebalan kurang dari 2 mm (0,075 in).

Kelopak bunga tersebut diproduksi oleh Schott di Mainz, Jerman, kemudian dikirim ke perusahaan teknik Safran Reosc di luar Paris, di mana kelopak bunga tersebut dipoles dan dirangkai menjadi cermin yang sempurna.

Proses pembuatan kelima kaca spion tersebut hampir selesai dan akan segera diangkut ke Chile untuk dipasang.

Meskipun cermin besar ini akan digunakan untuk menangkap cahaya alam semesta, tetangga ESO di Garching, di Institut Max Planck untuk Optik Kuantum, telah menciptakan cermin kuantum yang beroperasi pada skala terkecil yang bisa dibayangkan.

Pada tahun 2020, tim peneliti mampu membuat satu lapisan yang terdiri dari 200 atom yang selaras bertindak secara kolektif untuk memantulkan cahaya, yang secara efektif menciptakan cermin yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.

Pada tahun 2023, mereka berhasil menempatkan satu atom yang dikontrol secara mikroskopis di tengah susunan untuk menciptakan “saklar kuantum” yang dapat digunakan untuk mengontrol apakah atom transparan atau reflektif.

“Apa yang telah diprediksi oleh para ahli teori, dan telah kami amati secara eksperimental, adalah bahwa dalam struktur terorganisir ini, ketika sebuah foton diserap dan dipancarkan kembali, foton tersebut benar-benar dipancarkan. [in one predictable] “Itu adalah cermin, itulah yang membuatnya menjadi cermin,” kata Dr. Pascal Weckiser, peneliti pascadoktoral di institut tersebut.

Kemampuan untuk mengontrol arah cahaya yang dipantulkan atom dapat diterapkan di masa depan dalam sejumlah teknologi kuantum seperti, misalnya, jaringan kuantum anti-retas untuk menyimpan dan mengirimkan informasi.

Di barat laut di Oberkochen dekat Stuttgart, Zeiss memproduksi cermin dengan properti ekstrem lainnya.

Perusahaan optik ini telah menghabiskan waktu bertahun-tahun mengembangkan cermin yang sangat datar yang telah menjadi komponen kunci dalam mesin yang mencetak chip komputer, yang disebut mesin cetak ultraviolet ekstrim, atau EUV.

Perusahaan Belanda ASML adalah produsen EUV terkemuka di dunia, dengan cermin Zeiss sebagai komponen intinya.

Cermin Zeiss EUV dapat memantulkan cahaya pada panjang gelombang yang sangat kecil sehingga memberikan kejernihan gambar dalam skala kecil, sehingga semakin banyak transistor yang dapat dicetak pada area wafer silikon yang sama.

Untuk mengilustrasikan bagaimana cermin datar itu, Dr. Frank Rohmond, kepala manufaktur semikonduktor di Zeiss, menggunakan analogi topografi.

“Jika Anda mengambil cermin rumah tangga dan memperbesarnya hingga seukuran Jerman, titik ketinggian tertinggi pada cermin luar angkasa adalah 5 meter [as in the James Webb Space Telescope]Ini akan menjadi 2 cm [0.75in]“Kalau cermin EUV ukurannya 0,1 mm,” jelasnya.

Permukaan cermin yang sangat halus ini, dikombinasikan dengan sistem yang mengontrol posisi cermin, juga dibuat oleh Zeiss, memberikan tingkat presisi yang setara dengan memantulkan cahaya dari cermin EUV di permukaan bumi dan mengambil bola golf di Bulan.

Meskipun mirror ini mungkin tampak ekstrem, Zeiss memiliki rencana untuk memperbaikinya, untuk membantu membuat chip komputer yang lebih kuat.

“Kami mempunyai gagasan tentang bagaimana mengembangkan radiasi ultraviolet ekstrem lebih lanjut. Pada tahun 2030, tujuannya adalah untuk memiliki microchip dengan satu triliun transistor. Saat ini, kita mungkin telah mencapai seratus miliar transistor.”

Sasaran ini selangkah lebih dekat untuk dicapai berkat teknologi terbaru Zeiss, yang memungkinkan pencetakan struktur hampir tiga kali lebih banyak pada area yang sama dibandingkan mesin pembuat chip generasi saat ini.

“Industri semikonduktor memiliki peta jalan yang kuat dan dominan yang memberikan dukungan bagi semua pemain yang berkontribusi terhadap solusi tersebut,” kata Dr. Rohmond. “Berkat ini, kami dapat membuat kemajuan dalam hal pembuatan microchip yang saat ini memungkinkan hal-hal seperti buatan kecerdasan yang tidak terbayangkan bahkan satu dekade yang lalu.”

Masih belum jelas apa yang akan dipahami dan dapat dilakukan umat manusia dalam sepuluh tahun ke depan, namun tidak ada keraguan bahwa cermin akan menjadi inti dari teknologi yang membawa kita ke sana.