Sistem gas granular 1-D dapat digunakan sebagai devais penyimpan informasi. Penelitian ini mengamati beberapa keadaan sistem tersebut dan menunjukkan karakteristiknya yang mirip dengan kurva arus-tegangan diode. Rencana selanjutnya adalah memperhitungkan gerak balik partikel dan mekanisme penulisan serta penghapusan informasi.

1. Sistem gas granular 1-D:
Suatu devais pencacah
Sparisoma Viridi* and Siti Nurul Khotimah
Nuclear Physics and Biophysics Research Division
Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia
*viridi@cphys.fi.itb.ac.id
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
1
(SNM 2013) 16 Februari 2013

2. Outline
• Pendahuluan dan devais-devais pengingat
• Sistem
• Keadaan-keadaan yang teramati
• Karakteristik mirip kurva I-V
• Rencana selanjutnya
• Ringkasan
• Ucapan terima kasih
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
2
(SNM 2013) 16 Februari 2013

3. Pendahuluan
• Sistem-sistem terkait granular memiliki fitur
untuk “mengingat” keadaan-keadaan
sebelumnya seperti dalam kasus-kasus
– konduktansi film granular (Cavicchi et al., 1998),
– kompaksi lapisan granular (Josserand et al., 2000),
– penuaan parameter-parameter sistem (Budinski-
Petkovíc et al., 2005),
– formasi tumpukan 2-D (Geng et al., 2001)
– longsornya batu-batuan (Friedmann et al., 2003)
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
3
(SNM 2013) 16 Februari 2013

4. Pendahuluan (cont.)
• Kemampuan untuk mengingat keadaan ini
dapat digunakan untuk menyimpan informasi
• Walaupun masih mekanis, tetapi sistem
granular lebih statistik dibandingkan sistem
pengungkit dan roda gigi
• Apakah fitur ini dapat digunakan untuk
mengembangkan suatu devais penyimpan
informasi?
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
4
(SNM 2013) 16 Februari 2013

5. Devais-devais pengingat
• Devais mekanik
• Devais listrik
• Devais elektronik
• Devais fotonik
• Devais elektronik molekul tunggal
• Devais spintronik
• Devais fononik
• Devais granular?
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
5
(SNM 2013) 16 Februari 2013

6. Devais mekanik
• Kronograf
• Memoire 1 terdiri
dari 537 komponen
(Maurice Lacroix)
• Sudah dipatenkan,
bahkan ada yang
baru tahun 2013
URI http://watches.infoniac.com/maurice-lacroix-memoire1-mechanical-memory.html [201302.5]
URI http://www.faqs.org/patents/class/000503584 [20130215]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
6
(SNM 2013) 16 Februari 2013

7. Devais mekanik (cont.)
• Pewaktu dapur
• Suatu penghitung
mundur waktu yang
dilengkapi dengan
alarm
URI http://www.originalcookware.co.uk/images/_lib/tina-timer-60-minute-mechanical-kitchen-timer-8502-0-
1281085297000.jpg [20130215]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
7
(SNM 2013) 16 Februari 2013

8. Devais mekanik (cont.)
• Mesin kasir
• Dapat melakukan
perhitungan
aritmatik
• Bekerja dengan
roda gigi dan
pengungkit
URI http://www.sciencemuseum.org.uk/images/object_images/277x265/10411349.jpg [20130215]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
8
(SNM 2013) 16 Februari 2013

9. Devais listrik
• Tabung hampa
• Berfungsi sebagai
dioda, trioda,
tetroda, pentoda
• Komputer ENIAC
1964 menggunakan
17468 tabung
URI http://en.wikipedia.org/wiki/File:ENIAC_Penn2.jpg [20130215]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
9
(SNM 2013) 16 Februari 2013

10. Devais elektronik
• Dioda, transistor, IC
URI http://www.automation-drive.com/EX/05-15-08/IC-Transistor.jpg [20130215]
URI https://store.cunningturtle.com/images/640fec844f/site/products/diode.jpg [20130215]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
10
(SNM 2013) 16 Februari 2013

11. Devais fotonik
• Silicon photonic motherboard
URI http://memebox.com/futureblogger/show/1461 [20130215]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
11
(SNM 2013) 16 Februari 2013

12. Devais fotonik (cont.)
• 50 G Silicon Photonics link
URI http://www.youtube.com/watch?v=0U4Af2qmgFA [20130215]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
12
(SNM 2013) 16 Februari 2013

13. Devais elektronik molekul tunggal
• Persambungan elektronik molekul tunggal
M. Tsutsui and M. Taniguchi, “Single molecule electronics and devices”, Sensors 12 , 7259-7298 (2012)
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
13
(SNM 2013) 16 Februari 2013

14. Devais elektronik molekul .. (cont.)
• Diode single
molekul
M. Elbing, R. Ochs, M. Koentopp, M. Fischer, C. v. Haenisch, F. Weigend, F. Evers, H. B. Weber, and M. Mayor, "A
single-molecule diode", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102, 8815-
8820 (2005)
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
14
(SNM 2013) 16 Februari 2013

15. Devais fotonik molekul tunggal
• Transistor optik
molekul tunggal
• Berfungsi seperti
suatu transistor
bipolar untuk
cahaya
J. Hwang, M. Pototschnig, R. Lettow, G. Zumofen, A. Renn, S. Goetzinger, and V. Sandoghdar, "A single-molecule
optical transistor", Nature 460, 76-80 (2009)
G. Volpe, “What a molecular transistor!”, Optics and Photonics Focus 7, s2 (2009)
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
15
(SNM 2013) 16 Februari 2013

16. Devais spintronik
• MOSFET untuk elektron dengan spin tertentu
D. A. Awschalom and M. E. Flatte, “Challenges for semiconductor spintronics”, Nature Physics 3, 153-159 (2007)
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
16
(SNM 2013) 16 Februari 2013

17. Devais fononik
• Transistor termal
L. Wang and B. Li, “Thermal memory: A storage of phononic information”, Physical Review Letters 101, 267203 (2008)
L. Wang and B. Li, “Phonoics gets hot”, Physics World 21, 27-29 (2008)
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
17
(SNM 2013) 16 Februari 2013

18. Devais granular
• Jam pasir
• Suatu kronograf amat
kuno
URI http://www.theodmgroup.com/wp-content/uploads/2011/03/promotional-hourglass.jpg [20130123]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
18
(SNM 2013) 16 Februari 2013

19. Devais granular (cont.)
• Pemberi pakan ternak
otomatis
URI http://media.qcsupply.com/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/4/2/420050.jpg
[20130123]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
19
(SNM 2013) 16 Februari 2013

20. Sistem
• Devais Granular (D), sensor (S), urutan
partikel (P)
• P bergerak dengan laju konstan sebelum
melewati D
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
20
(SNM 2013) 16 Februari 2013

21. Sistem (cont.)
• Devais granular diatur oleh gaya-gaya berikut
yang bekerja pada tiap partikel
– sumur potensial tak-simetri
 mgg n , xn ≤ x < xo
Fg = 
mgg p , xo < x ≤ x p
– disipation karena gesekan udara
Fb = −bv
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
21
(SNM 2013) 16 Februari 2013

22. Sistem (cont.)
• Juga terdapat gaya-gaya antar partikel
– model pegas linier
[ (
Fl ,ij = − max 0, k l d − xi − x j ⋅ sign xi − x j )] ( )
– disipasi pada pegas tak ideal
[ (
Fu ,ij = − max 0, k l vi − v j ⋅ sign xi − x j )] ( )
(
⋅ sign vi − v j )
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
22
(SNM 2013) 16 Februari 2013

23. Sistem (cont.)
• Parameter secara umum:
m = 1, d = 0.3,
xn = –0.5, xo = 0, xp = 0.5, g = 10
ku = 0.5, kl = 103,
tmin = 0, tmax = 10, dt = 10–2,
• Parameter-parameter lain diatur sesuai
kasusnya
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
23
(SNM 2013) 16 Februari 2013

24. Keadaan-keadaan yang teramati
• Beberapa keadaan:
– s10w0r0 (dua konfigurasi)
– s10w1r0
– s10w1r1
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
24
(SNM 2013) 16 Februari 2013

25. Keadaan-keadaan (cont.)
• Menulis nol partikel dan memantulkan nol
untuk urutan sepuluh partikel (s10w0r0)
• gn = 0, gp = 0, b = 0, v0 = 4
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
25
(SNM 2013) 16 Februari 2013

26. Keadaan-keadaan (cont.)
• Menulis nol partikel dan memantulkan nol
untuk urutan sepuluh partikel (s10w0r0)
• gn = 1, gp = -2, b = 2, v0 = 6
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
26
(SNM 2013) 16 Februari 2013

27. Keadaan-keadaan (cont.)
• Menulis satu partikel dan memantulkan nol
untuk urutan sepuluh partikel (s10w1r0)
• gn = 1, gp = -2, b = 2, v0 = 5
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
27
(SNM 2013) 16 Februari 2013

28. Keadaan-keadaan (cont.)
• Menulis satu partikel dan memantulkan satu
untuk urutan sepuluh partikel (s10w1r1)
• gn = 1, gp = -3, b = 2, v0 = 4
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
28
(SNM 2013) 16 Februari 2013

29. Keadaan-keadaan (cont.)
• Keadaan-keadaan bergantung pada gp dan v0
gp
-1 w0t0
w1t0
-2
w2t0
-3
w0t1
w: tulis
w1t1 n: partikel
-4
w2t1 t: ditransmisikan
-5 0: < 50 %
v0 1: ≥ 50 %
1 2 3 4 5 6
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
29
(SNM 2013) 16 Februari 2013

30. Karakteristik mirip kurva I-V
• Asumsikan bahwa
V ~ v0
I ~ N / Δt
• Berlaku hanya untuk satu urutan
• Belum untuk aliran gas granular 1-D kontinu
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
30
(SNM 2013) 16 Februari 2013

31. Karakteristik mirip kurva I-V (cont.)
• V > 7, semua partikel (10 buah) dilewatkan
I
25
gp = -3
20
gp = -1
15
10
5
0
0 2 4 6 8 10 V
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
31
(SNM 2013) 16 Februari 2013

32. Karakteristik mirip kurva I-V (cont.)
• Bandingkan
I
25
gp = -3
20
gp = -1
15
10
5
0
0 2 4 6 8 10 V
URI http://www.ustudy.in/sites/default/files/images/diode%20IV.gif [20130216]
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
32
(SNM 2013) 16 Februari 2013

33. Rencana selanjutnya
• Membangun teori untuk menjelaskan hasil
yang telah diperoleh
• Memperhitungkan gerak balik urutan partikel
saat menentukan karakteristik mirip kurva I-V
• Mengamati mekanisme penulisan dan
penghapusan informasi yang telah ditulis
• Merancang implementasi devais granular
untuk menyimpan informasi
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
33
(SNM 2013) 16 Februari 2013

34. Ringkasan
• Simulasi devais gas granular 1-D untuk me-
nyimpan partikel telah dilakukan
• Devais berlaku tidak linier terhadap beberapa
parameter
• Kurva mirip kurva I-V menunjukkan bahwa
semakin negatif nilai gp akan meningkatkan
nilai ambang potensial untuk meneruskan
kesepuluh urutan partikel
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
34
(SNM 2013) 16 Februari 2013

35. Ucapan terima kasih
• Penulis ingin berterima kasih kepada Hibah
Riset Desentralisasi pada tahun 2012 dan
2013 atas dukungannya pada penelitian ini
dan juga presentasi hasilnya
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
35
(SNM 2013) 16 Februari 2013

36. Terima kasih
Seminar Nasional Material ke-2 Bandung, Indonesia,
36
(SNM 2013) 16 Februari 2013