Sel Suria Yang Lebih Ringan, Kecil Namun Jauh Leibh Baik

Solar sel yang sangat nipis dihasilkan oleh MIT.

Tenaga Solar sebelum ini merupakan salah satu tenaga yang cukup mahal kerana kadar efisyensi yang rendah. Namun begitu ia terus dimajukan bagi memberi peluang kepada teknologi ini untuk terus berkembang dan menunjukkan potensinya. Sehingga kini, tenaga solar merupakan antara tenaga yang paling popular untuk menghasilkan tenaga elektrik.

Baru-baru ini sel suria yang amat nipis dan ringan dihasilkan oleh para pengkaji dari MIT dengan ketebalan 1/50 daripada ketebalan rambut manusia. Ia mampu menghasilkan tenaga sebanyak 6 Watt bagi setiap gram. Malah ia sangat nipis dan ringan dan boleh ditampung oleh gelembung buih tanpa pecah. Ini memberi peluang untuk lebih banyak peralatan elektronik kecil menggunakan tenaga solar secara terus di masa-masa akan datang.

Walaupun teknologi tenaga solar antara teknologi tenaga yang semakin giat diusahakan dengan teknik seperti helaian yang dicetak, malah juga dengan semburan pada permukaan sahaja, namun yang tetap menjadi perkara terpenting dalam teknologi tenaga ini adalah kadar tenaga yang mampu dihasilkan berbanding saiz sel suria yang dihasilkan. Sehingga kiri purata sel suri hanya dapat menghasilkan sekitar 15 Watt tenaga bagi setiap kilogram unit yang digunakan. Ini menjadikan rekaan terbaru ini adalah 400 kali ganda lebih baik dari segi penghasilan elektrik.

Ringan dan nipis, boleh ditampung oleh buih.

Ultra Thin Solar Cell, yang dihasilkan pada tahun 2014.

Teknologi solar yang berterusan membolehkan banyak perubahan dilakukan untuk teknologi ini.

Selain itu juga, beratnya yang ringan itu membolehkan ia dipasang kepada pelbagai peralatan terutamanya pada kenderaan seperti kapal terbang yang memerlukan binaan yang ringan. Peralatan-peralatan kecil juga bakal menerima manfaat untuk membekalkan tenaga yang cukup tanpa perlu mengecasnya kepada sumber tenaga lain.

Sebelum ini kumpulan yang sama dengan diketuai oleh penyelidik Vladimir Bulović, dari MIT's School of Engineering, pernah menghasilkan “ultra-thin solar cell’ yang juga bersaiz kecil dan ringan. Melalui pendapat yang menyatakan solar sel boleh dihasilkan dengan saiz yang lebih kecil dan nipis, maka beliau terus menghasilkan solar sel yang lebih nipis ini. Ia adalah menggunakan polymer parylene sebagai tapak yang nipis dan juga DBP (Dibutyl phthalate, material organik) sebagai lapisan penyerap cahaya.

Berikutan dengan penghasilan ini, kumpulan ini dengan yakin untuk menghasikan sel suria dalam skala yang lebih besar walaupun masih banyak usaha yang perlu dijalankan. Ia memberikan potensi yang lebih cerah untuk teknologi sel suria menjadi sebagai salah satu pembekal tenaga elektrik utama pada masa akan datang.

Penyimpan Data Terbesar 5D di Dalam Disk Kecil 360TB

5D disc, yang dihasilkan oleh ORC, University of Southampton.

Sebuah disk simpanan terkecil telah dihasilkan yang mampu menyimpan data bukan sahaja berkapasiti 360 TB, malah mampu bertahan sehingga 13.8 billion tahun. Disk yang dihasilkan oleh para pengkaji dari University of Southampton itu bersaiz 5D (five-dimensional) di dalam bentuk kaca yang bersamaan dengan 10 juta disk Blu-ray. Ia bakal mejadi satu lagi “Rosetta Stone”, yang akan ditinggalkan untuk rujukan generasi akan datang.

Menggunakan kaca yang dibentuk secara nano (nanostructured), bahagian  Optoelectronics Research Centre (ORC) di universiti tresebut berjaya merakam dan mencapai semula data tersebut melalui penulisan laser sepantas fempto saat (femtosecond): 10⁻¹⁵ atau 1/1,000,000,000,000,000 saat.

Selain daripada berkemampuan untuk menyimpan sehingga 360 TB data, ia juga mampu bertahan sehingga suhu yang tinggi iaitu 1,000°C – manakala pada suhu biasa ia akan mampu bertahan untuk jangka waktu yang lebih lama (13.8 billion tahun pada 190°C ).

Jadi bagaimana nama 5D diberikan kepada disk ini? Ia adalah kerana susunan tiga-dimensi setiap titik di dalam lapisan, manakala selebihnya adalah berdasarkan kepada saiz dan orentasi titik tersebut. Struktur nano ini boleh dibaca menggunakan mikroskop optik seiring dengan polarizer (penapis yang direka untuk menapis polarisasi cahaya).

5D disc yang menyimpan data UDHR.

"Memeory crystal" yang digunakan di dalam filem Superman.

Proses menulis data pada disk (lihat video).

Teknologi ini amat membantu bagi institusi-institusi besar yang memerlukan simpanan yang besar dan tahan lama seperti arkib negara, muzium, perpustakaan, pusat simpanan data, dan juga syarikat-syarikat yang meyimpan data dalam saiz besar seperti Google, Apple dan Facebook.

Teknologi ini telah mula diuji pada tahun 2013, apabila 300 kb maklumat fail teks digital berjaya disimpan di dalam 5D.

Buat masa ini beberapa teks penting dalam sejarah manusia telah berjaya disimpan di dalam disk ini termasuklah Universal Declaration of Human Rights (UDHR), Newton’s Opticks, Magna Carta dan juga Kings James Bible. Salinan file UDHR yang disimpan di dalam 5D ini kemudiannya telahpun diserahkan kepada UNESSCO oleh ORC pada majlis International Year of Light (IYL) yang diadakan di Mexico.

Diberi gelaran sebagai ‘Superman memory crystal’, bersempena dengan “memory crystals” yang digunakan di dalam cerita Superman, data disimpan secara ‘self-assembled’ di dalam struktur nano dibina di dalam penyatuan quartz.

Ia di dalam proses mencari rakan industri dalam usaha mengkormersilkan teknologi ini untuk digunakan dengan lebih meluas. Sama-sama kita nantikan.

Tenunan Sutera Labah-Labah Terbesar

'Cape' (jubah) yang dihasilkan dari sutera labah-labah.

Sutera merupakan salah satu bahan tenunan tertua yang dihasilkan secara semulajadi oleh pelbagai jenis hidupan. Daripada pelbagai jenis hidupan ini, sutera yang biasa digunakan adalah dari jenis yang dihasilkan oleh  mulberry silkworm (Bombyx mori) kerana ia lebih mudah diproses untuk tenunan. Namun begitu antara sutera terbaik (dari segi ketahanan dan kekuatannya) adalah sutera yang dihasilkan oleh labah-labah. Bagi menghasilkan sehelai kain menggunakan sutera dari labah-labah, ia mungkin menjadi bahan sejarah.

Kesukaran ini bagaimanapun bukanlah penghalang dan kain seluas 11 kaki X 4 kaki daripada sutera labah-labah ini boleh dilihat di American Museum of Natural History di New York, USA.  Ia dihasilkan oleh seorang pereka tekstil Simon Peers dan usahawan Nicholas Godley, yang mengambil masa beberapa tahun untuk mengumpulkan sutera labah-labah yang cukup untuk menghasilkan tenunan tersebut. Sutera yang dikumpulkan adalah diperolehi dari labah-labah jenis ‘golden silk orb-weavers’ (Nephila) dari Madagascar.

Labah-labah menghasilkan sutera dari organ yang dikenali sebagai "spinning wart".

Kain yang dihasilkan berukuran 11 X 4 kaki mengambil masa beberapa tahun.

Kain yang kini di pamerkan di Muzium di New York.

Pengumpulan sutera labah-labah merupakan satu kerja yang amat sukar – jauh berbeza daripada proses pengumpulan sutera daripada ulat sutera. Sekitar 14,000 labah-labah hanya mampu menghasilkan sekitar 1 ounce sutera. Manakala jumlah sutera yang diperlukan untuk menghasilkan sehelai kain pula adalah sekitar 2.6 pound (1.18 kg).

Oleh kerana proses yang rumit ini, maka usaha ini telah mengambil masa selama beberapa tahun dengan melibatkan 70 orang yang dikhaskan untuk mengumpulkan labah-labah dari kawasan liar, manakala sekumpulan kecil lagi melakukan kerja-kerja mengumpul sutera dari labah-labah tersebut. Sekitar 80 kaki filamen sutera dihasilkan oleh seekor labah-labah, sebelum ia akan dilepaskan semula ke habitatnya.

Bagi tujuan pengumpulan sutera ini, Peers menggunakan kaedah yang digunakan oleh seorang mubaligh Perancis iaitu Jacob Paul Camboué, yang pada masa itu dibantu oleh M. Nogué. Menggunakan mesin yang digunakan Camboué, sutera labah-labah boleh dikumpulkan tanpa mencederakan labah-labah tersebut. Camboué melakukan kerja-kerja ini sekitar tahun 1880 dan 1890-an dan menghasilkan beberapa barangan darinya.

Simon Peers dan Nicholas Godley.

Tenunan yang dihasilkan juga amat menarik.

Jubah yang dipamerkan di 'Victoria and Albert Museum', UK.

Sutera labah-labah merupakan bahan yang lebih kuat berbanding ‘steel’ atau ‘kevlar’, namun jauh lebih flexible sehingga boleh diregang 40 peratus daripada panjang asalnya tanpa putus. Proses pengumpulan sutera labah-labah bukan sahaja sukar, ia juga sukar untuk diternak – kerana labah-labah adakalanya memakan sesama sendiri.

Setelah mengumpulkan sutera dari lebih 1 juta labah-labah, akhirnya kain yang cuba dihasilkan oleh Simon Peers dan Nicholas Godley dapat dihasilkan. Mereka bukan sahaja menghasilkan satu malah beberapa tahun kemudian menghasilkan satu lagi jubah dari sutera labah-labah yang ditenun dengan cantik sekali.

Inilah labah-labah yang menghasilkan sutera tersebut 'golden silk orb-weavers'.

Hari ini perlumbaan menghasilkan sutera labah-labah sintetik sedang giat dijalankan di seluruh dunia dengan pelbagai kaedah daripada menggunakan bakteria sehinggalah kepada mengubah genetik kambing bagi menghasilkan susu yang boleh diekstrak untuk menghasilkan sutera labah-labah. Jika dilihat, kesemua proses tersebut bukanlah satu kerja yang mudah dijalankan, namun ia berjaya dilakukan kerana – mereka tahu ianya BOLEH.

Menghasilkan Element Baru di GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research

"Copper Load" salah satu peralatan penting di GSI.

Bagi kita yang tidak terlibat secara langsung di dalam dunia sains, kewujudan pusat seperti GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research (German: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung) bukanlah suatu perkara yang penting untuk difikirkan. Namun bagi para pelajar yang pernah mendengar mengenai “Element” atau ‘unsur’, perlu memberi sedikit perhatian kerana di sini unsur-unsur baru boleh dihasilkan.

Unsur iaitu bahan yang mengandungi atom yang mempunyai bilangan jumlah proton yang sama pada nukleus atom tersebut. Terdapat 118 unsur yang telah dikenalpasti sehingga ke hari ini di mana 94 daripadanya terdapat secara semulajadi di bumi, manakala 24 lagi adalah dihasilkan. Maka di sinilah tempat di mana unsur-unsur baru dapat dihasilkan dengan mengubah unsur-unsur sedia ada kepada unsur-unsur baru tersebut.

Sudah tentu saya tidak dapat menjelaskan dengan tepat tentang proses penghasilan unsur baru dijalankan di sini. Apa yang pasti, kewujudan pusat penyelidikan seperti ini sama juga seperti LHC (Large Hadron Collider) dan juga ISS (International Space Station) menjalankan eksperiman-eksperiman yang jauh lebih penting sehingga penghasilan pusat-pusat seperti ini menelan belanja berbillion dolar dan melibatkan pelbagai badan dari seluruh dunia.

Kompleks Bangunan GSI: Helmholtz Centre for Heavy Ion Research.

Seperti juga di LHC peralatan di sini amat rumit.

GSI ditubuhkan semenjak tahun 1969 lagi sebagai Society for Heavy Ion Research (German: Gesellschaft für Schwerionenforschung) untuk menjalankan kajian berkaitan dengan “heavy-ion accelerators”. Dalam penghasilan unsur-unsur baru GSI telah menemukan unsur-unsur seperti  bohrium (1981), meitnerium (1982), hassium (1984), darmstadtium (1994), roentgenium (1994), dan copernicium (1996).

Manakala unsur-unsur berikut pula dikenalpasti kewujudannya di GSI seperti: Ununtrium ( 2012), Flerovium (2009), Ununpentium (2012), Livermorium (2010), Ununseptium (2012), dan Ununoctium.

Walaupun pusat kajian ini terlalu sukar untuk difahami fungsinya, secar ringkas ia menjalankan kajian-kajian berkaitan; ‘Nuclear and Particle Physics’, ‘Atomic Physics’, ‘Plasma Physics’, ‘Biophysics and Medical Science’, ‘Materials Research’ dan apa sahaja bidang yang berpotensi untuk menjalankan kajian di sini. Ia merupakan sebuah pusat kajian yang amat penting merangkumi semua lapangan kehidupan manusia dan alam.

Mungkin apa yang dilakukan di sini, bukanlah minat semua orang. Apa yang dipaparkan hanyalah sebagai perkongsian informasi tentang apa yang berlaku di dalam dunia sains dan bagaimana ia dilakukan. Ia bukanlah terhasil dengan mudah dan bukan pula dihasilkan oleh seorang individu sahaja. Renung-renungkan!

Kemahiran Asas Mengenal Awan

Awan memberikan banyak petunjuk berkenaan cuaca.

Awan merupakan petanda awal mengenai keadaan cuaca samada cerah, mendung, hujan, dan ribut yang akan berlaku. Mengenal pasti awan merupakan perkara yang paling asas dalam meteorology dan sebagai ‘survival skills’ yang perlu ada bagi setiap orang. Mengenal pasti awan bukanlah satu perkara yang sukar kerana hanya memerlukan sedikit penelitian.

Awan terbentuk daripada titisan-titisan wap air yang tersejat daripada permukaan bumi (laut, sungai, tasik, dan seluruh permukaan bumi). Wap air dibawa tinggi ke atas atmosfera disebabkan oleh beberapa faktor iaitu ‘convective’, ‘orographic’ dan juga ‘frontal lifting’. Ia adalah proses yang berlaku dalam skala yang amat besar – jadi anda perlu melihat semua faktor tersebut dengan lebih dekat untuk memahaminya dengan lebih lanjut.

Wap air yang terkandung di dalam udara memerlukan partikel yang bertindak sebagai ‘condensation nuclei ’yang boleh terdiri daripada habuk, dan partikel-partikel mikroskopik daripada garam ataupun kotoran. Apabila wap air ini mencapai ketepuan, awan akan terbentuk dan boleh dilihat. Semua awan terbentuk di dalam lapisan ‘troposphere’, iaitu lapisan yang paling bawah di dalam atmosfera bumi. Hanya sebahagian daripada wap air ini dikatakan melepasi sehingga ke lapisan stratosphere dan mesosfera yag adakalanya membentuk awan nipis sekiranya suhu berkeadaan sejuk.

Manusia memberikan nama-nama untuk jenis-jenis awan yang berlainan.

Bentuk awan 'lenticular' yang amat cantik

Pengkelasan awan dimulakan oleh Luke Howard, iaitu seorang ‘pharmacist’ dan merupakan ‘meteorologist’ amatur pada tahun 1803. Beliau menghasilkan buku yang bertajuk “The Modifications of Clouds”, menamakan beberapa jenis awan melalui pemerhatiannya. Pengkelasan dan ‘terms’ yang digunakan juga adalah dipersetujui oleh komuniti meteorologi yang digunakan sehingga hari ini.

Pengkelasan daripada Luke Horward ini kemudiannya dilengkapkan lagi oleh  World Meteorological Organization (WMO) yang kemudiannya membahagikan awan-awan tersebut kepada 10 kelas utama yang juga dipanggil ‘genera’. Pengkelasan utama awan-awan ini adalah mengikut ketinggian awan-awan tersebut boleh didapati iaitu:- cloud low (CL); awan rendah , cloud medium (CM); awan pertengahan  and cloud high (CH); awan tinggi.

Ketinggian Awan (ft)	Jenis Awan
High Clouds (CH) – awan tinggi
Biasanya berada pada ketinggian 20,000 kaki dan ke atas.	* Cirrus
	* Cirrocumulus
	* Cirrostratus
Medium Clouds (CM) – awan pertengahan
Kebiasaannya berada di antara ketinggian 6,500 dan 20,000 kaki.	* Altocumulus
	* Altostratus
	* Nimbostratus
Low Clouds (CL) – awan rendah
Kebiasaannya terdapat pada ketinggian 6,500 kaki dan ke bawah.	* Stratocumulus
	* Stratus
	* Cumulus
	* Cumulonimbus

Sebahagian dari jenis awan cirrus - cirrus spissatus undulatus.

Contoh lain awan cirrus.

Secara ringkasnya nama-nama awan dikelaskan seperti beriut:

Stratus/strato – rata/berlapis dan lebih sekata

Cumuls/cumulo – berketul/membonjol, seperti bunga kobis

Cirrus/cirro – berada tinggi/nipis

Alto – aras pertengahan

Nimbus/nimbo – awan yang membawa hujan

Kehadiran awan boleh menandakan tentang keadaan cuaca yang akan berlaku. Namun kemahiran ini perlulah dipelajari dengan teliti untuk mendapatkan ketepatan yang lebih baik kerana ia bersifat ramalan seperti yang sering diperingatkan kepada kita iaitu “mendung tidak bererti akan hujan”.

Stratocumulus cumulogenitus.

Awan cumulonimbus yang mengandungi hujan.

Sekiranya anda berminat untuk mempellajari lebih mendalam mengenai awan anda bolehlah memuat turun panduan untuk mengenal awan ini dari Met Office, UK di sini. Di dalam panduan tersebut terdapat senarai awan-awan yang mudah dikesan dan mengenali sifat-sifanya degan lebih tepat.

Aktiviti mengenal awan adalah antara aktiviti yang menarik untuk dilakukan bersama rakan-rakan dan keluarga. Ia juga merupakan kemahiran asas bagi para nelayan, petani, peminat sukan aktiviti luar dan sebagainya.