Foto; Istimewa

Detektor neutron berbasis semikonduktor ini sangat efisien, stabil, dan dapat digunakan baik pada perangkat portabel kecil untuk kemudahan atau kepraktisan saat melakukan inspeksi lapangan ataupun penggunaan detektor yang sangat besar yang menggunakan larik kristal.

Para peneliti di Northwestern University dan Argonne National Laboratory telah mengembangkan bahan baru yang berhasil membuka pintu atau jalan baru untuk kelas baru detektor neutron.

Dengan kemampuan untuk mendeteksi keberadaan bahan nuklir selundupan, keberadaan detektor neutron yang sangat efisien ini sangat penting untuk bidang keamanan nasional.

Saat ini, setidaknya terdapat dua kelas atau jenis detektor yang menggunakan gas helium atau kilatan cahaya. Detektor tersebut memiliki ukuran yang sangat besar beberapa detektor malah miliki ukuran yang sangat besar, seukuran dinding.

Ilmuan di bidang material dari Northwestern dan Argonne memperkenalkan kelas ketiga yakni semikonduktor yang dapat menyerap neutron dan menghasilkan sinyal listrik yang dapat diukur dengan mudah.

Detektor berbasis semikonduktor juga sangat efisien dan stabil. Dektektor ini dapat digunakan baik dalam perangkat berukuran kecil dan portabel untuk keperluan inspeksi lapangan dan detektor sangat besar yang menggunakan array kristal.

Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Nature edisi Januari ini. “Orang-orang telah membayangkan detektor neutron semikonduktor sejak lama,” kata Mercouri Kanatzidis dari Northwestern, yang memimpin penelitian tersebut.

“Idenya ada di sana, tapi tidak ada yang punya bahan yang tepat untuk melakukannya,” tambah Kanatzidis. Kanatzidis sendiri melakukan penelitian ini bersama sejumlah rekannya, di antaranya Emma H. Morrison, Profesor Kimia di Northwestern. Ketika unsur-unsur berat, seperti uranium dan plutonium, membusuk, atom-atomnya mengeluarkan neutron dari inti mereka.

Kebanyakan detektor neutron disebut scintillator yang bekerja dengan merasakan neutron yang dikeluarkan dan kemudian memancarkan cahaya untuk memperingatkan pengguna.

Bahan baru ini adalah semikonduktor dan tidak memancarkan cahaya, tetapi langsung mendeteksi sinyal listrik yang diinduksi oleh neutron. Selain aplikasi keamanan, detektor neutron digunakan dalam keselamatan radiasi, astronomi, fisika plasma, ilmu material dan kristalografi. Sementara jenis klasik detektor neutron termal telah digunakan sejak 1950-an, bahan semikonduktor praktis tetap sulit dipahami. Sangat baik dalam menyerap neutron, lithium dengan cepat muncul sebagai bahan yang paling menjanjikan untuk perangkat pendeteksi neutron. Tetapi mengintegrasikan lithium ke dalam semikonduktor dan membuatnya stabil (lithium hancur ketika bertemu air) adalah cerita lain.

“Anda dapat menemukan semikonduktor yang baik, tetapi mereka tidak memiliki lithium,” kata Kanatzidis. “Atau Anda dapat menemukan senyawa lithium stabil yang bukan semikonduktor yang baik. Kami menemukan yang terbaik dari kedua dunia ini.

Isotop lithium-6 yang spesifik, yang cukup melimpah dan berbiaya rendah, adalah penyerap neutron yang kuat,” ungkapnya. Dalam studi mereka, Kanatzidis dan timnya menemukan kombinasi bahan yang tepat untuk membuat perangkat yang berfungsi juga untuk membuat lithium stabil. Bahan baru mereka – litium-indium-fosfor-selenium – berlapis dalam struktur dan diperkaya dengan isotop litium-6.

“Struktur kristalnya istimewa,” kata Kanatzidis. “Lithium ada di dalam lapisan, jadi air tidak bisa mencapainya. Itu fitur penting yang besar dari bahan ini,” jelasnya lagi.

Detektor neutron semikonduktor yang dihasilkan dapat mendeteksi neutron termal dari sumber yang sangat lemah dan dapat melakukannya dalam nanodetik. Kemampuan tersebut juga dapat membedakan antara neutron dan jenis sinyal nuklir lainnya, seperti sinar gamma.

Dengan kemampuan tersebut, teknologi ini bisa mencegah adanya alarm yang palsu atau tipuan deteksi.. Satu bonus tambahan akhir dari teknologi baru ini adalah materi yang mengandung jumlah lithium yang sangat tinggi. Jadi sebagian kecil dari bahan dapat menyerap jumlah neutron yang sama dengan perangkat raksasa.

Kemampuan tersebut bisa mengarah ke perangkat yang cukup kecil agar pas di tangan manusia. “Sangat penting untuk memiliki semua ukuran detektor neutron dan sebanyak mungkin jenisnya, seperti semikonduktor baru kami,” kata Kanatzidis. (koran-jakarta.com)