Bahan mechanoluminescent (ML), yang memancarkan cahaya saat diberi tekanan mekanis tanpa memerlukan sumber daya eksternal, sangat menjanjikan untuk teknologi canggih seperti antarmuka pengontrol gigitan, pemantauan kesehatan, dan penginderaan gaya yang presisi. Namun, tantangan yang dihadapi material ini adalah spektrum emisi cahayanya yang luas, yang dapat menurunkan sensitivitas dan menimbulkan kebisingan yang tidak diinginkan – sehingga menghambat efektivitasnya dalam aplikasi penginderaan.
Mengatasi Tantangan dengan Filtrasi Warna
Peneliti dari Korea Selatan dan Inggris, dipimpin oleh Profesor Hyosung Choi dari Universitas Hanyang, telah mengembangkan pendekatan baru untuk meningkatkan resolusi sensor ML. Pekerjaan mereka, yang dipublikasikan di Advanced Materials, melibatkan pelapisan bahan ML, seng sulfida yang diolah dengan tembaga (ZnS:Cu), dengan cangkang polimer khusus. Cangkang ini, terbuat dari poli(9,9-dioctylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT), bertindak sebagai filter warna, secara selektif mengurangi emisi cahaya di bawah 490 nanometer. Penyempitan spektrum cahaya dari 94 nm menjadi 55 nm secara signifikan meningkatkan kemampuan membedakan sinyal yang berbeda.
Sebuah Novel Fungsi Ganda: Kompensasi Ringan
Biasanya, penyaringan warna mengurangi intensitas cahaya yang dipancarkan secara keseluruhan. Namun, dalam sistem inovatif ini, emisi cahaya polimer F8BT, yang dipicu oleh tekanan mekanis, mengkompensasi kehilangan ini. Fungsi ganda ini — yang berfungsi sebagai filter dan sumber cahaya — merupakan keunggulan utama. Dengan menyaring warna yang tidak diinginkan sambil mempertahankan emisi cahaya biru yang kuat, sistem ini meminimalkan noise spektral dan meningkatkan resolusi dalam pengontrol haptik yang praktis.
Bukti Konsep: Sistem Pelacakan Warna
Untuk mendemonstrasikan kemampuan sistem, para peneliti menciptakan sistem pelacakan warna bukti konsep menggunakan ZnS:Cu yang dilapisi dengan F8BT. Sistem ini secara akurat membedakan antara sinyal ML biru dan hijau, menampilkan resolusi spektral tinggi yang dicapai melalui strategi filtrasi kromatiknya.
Implikasi untuk Penerapan di Masa Depan
Teknologi ini membuka kemungkinan menarik untuk berbagai aplikasi:
- Sensor yang Dapat Dipakai untuk Lingkungan Luar Angkasa: Mengukur aktivitas kru di luar angkasa, yang memerlukan solusi pemantauan ringan dan hemat daya.
- Pengontrol Tipe Mouthpiece: Mengaktifkan pengoperasian kursi roda melalui gerakan mengunyah, dengan gerakan tertentu (kiri, tengah, kanan) memicu tindakan berbeda.
- Perawatan Kesehatan Lansia: Mengatasi meningkatnya kebutuhan akan teknologi penginderaan stres tanpa daya untuk pemantauan gerakan dan robotika bantu, khususnya seiring bertambahnya usia populasi.
“Seiring dengan semakin cepatnya masyarakat menua, akan ada peningkatan permintaan akan teknologi penginderaan stres yang ramah lingkungan dan bebas listrik yang terkait langsung dengan perawatan kesehatan lansia,” kata Prof. Choi.
Visi Jangka Panjang: Sensor Ramah Lingkungan dan Pemanenan Energi
Selain penerapan langsungnya, teknologi ini juga berpotensi memajukan sensor dan antarmuka pemanen energi yang mengubah energi mekanik menjadi cahaya. Hal ini memberikan alternatif ramah lingkungan terhadap perangkat bertenaga baterai tradisional, sehingga secara signifikan mengurangi ketergantungan baterai dan limbah elektronik. Kemurnian warna yang tinggi dan decoding optik yang andal memungkinkan pengoperasian dalam jangka waktu lama tanpa daya eksternal, diaktifkan dan dibaca dengan kamera atau fotodioda, menjadikannya ideal untuk lingkungan dengan daya terbatas seperti zona bencana, infrastruktur terpencil, eksplorasi laut dalam, dan misi luar angkasa. Dalam lima hingga sepuluh tahun ke depan, inovasi ini diharapkan dapat menghasilkan jaringan sensor resolusi tinggi yang bebas baterai pada layar, perangkat yang dapat dikenakan, dan peralatan keselamatan industri.
