Projek Phy-My Ai: Penggabungan Penulisan AI dan Manusia dalam blog Pembelajaran Fizik

Ini adalah logo rasmi bagi projek ini.
Dihasilkan oleh DALL-E 3.

Phy-My Ai adalah projek yang ingin saya bawakan tahun 2024 dalam blog ini, di mana, dalam setiap entri berkaitan fizik yang dibuat dengan label "Phy-My Ai" adalah separa hasil daripada AI dan juga gubahan serta semakan daripada saya sebagai manusia.

Antara objektif yang ingin dicapai dalam projek ini adalah

1. Pembaca (khususnya pelajar) boleh mempelajari atau memahami suatu topik fizik dengan lebih mudah dan menarik.
2. Melatih pelajar untuk mempelajari secara konstruktif dengan pengetahuan yang sentiasa bercambah.
3. Merungkai konsep fizik dengan persoalan serta jawapan yang relevan.

Saya berharap projek ini dapat memberi manfaat terutamanya kepada pelajar-pelajar yang ingin mempelajari konsep fizik tetapi mempunyai kurang kefahaman secara asas. Semoga usaha projek ini dapat merapatkan kembali jurang pengetahuan pelajar dalam bidang fizik dan mengambat hati kembali pelajar-pelajar ini dalam meminati bidang fizik. Sekiranya teknologi yang digunakan hari ini (terutamanya dalam LLM) dimanfaatkan dengan baik serta berintegriti, kita pasti berupaya menutup kembali lohong-lohong kelemahan pelajar dalam mempelajari suatu bidang.

Dengan rendah diri dan izin-Nya, semoga pembaca mendapat manfaat dengan projek yang saya cuba bangunkan dalam blog ini.

- hh (3:42 AM, 19/5/2024)

Memahami Kurungan Kuantum dengan mudah

Kurungan kuantum (Quantum confinement) kini merevolusikan cara kita memahami dan menggunakan bahan nano. Dalam menyelidiki dunia mikroskopik, perubahan ketara dalam tingkah laku bahan memperagakan pelbagai kebarangkalian baru. Kita akan meneroka prinsip kurungan kuantum, implikasinya terhadap bahan nano, dan pelbagai aplikasi yang mendapat manfaat daripada kemajuan ini.

Sebelum itu, apa itu kurungan kuantum?

Untuk memahami kurungan kuantum, kita perlu menyelami sedikit dunia mekanik kuantum dan kelakuan elektron dalam bahan.

Elektron dalam bahan

Elektron dalam atom menduduki tahap tenaga atau orbital tertentu. Apabila banyak atom berkumpul untuk membentuk pepejal, tahap tenaga diskret ini bergabung untuk membentuk jalur tenaga berterusan. Dalam bahan yang besar, elektron boleh bergerak bebas dalam jalur ini, terutamanya dalam konduktor seperti logam di mana jalur pengaliran (conduction band) sebahagiannya diisi dengan elektron.

Kesan Kurungan Kuantum

Apabila saiz bahan menjadi sangat kecil, pada susunan skala nanometer, tingkah laku elektron berubah secara mendadak. Ini kerana dimensi bahan kini setanding dengan panjang gelombang de Broglie elektron, konsep asas dalam mekanik kuantum yang menerangkan sifat zarah seperti gelombang.

Panjang Gelombang De Broglie

Panjang gelombang, \(λ\) ini diberikan oleh \(λ=\frac{h}{p}\), di mana \(h\) ialah pemalar Planck dan \(p\) ialah momentum elektron. Dalam ruang terkurung, sifat gelombang elektron menjadi ketara, dan ia tidak lagi boleh digambarkan sebagai zarah bebas.

Pengkuantuman Tenaga

Dalam bahan yang besar, elektron boleh mempunyai julat tenaga berterusan dalam jalur konduksi dan valens. Walau bagaimanapun, apabila saiz bahan dikurangkan kepada skala nano, tahap tenaga menjadi diskret. Ini berlaku kerana elektron terkurung dalam ruang yang kecil, mewujudkan perigi berpotensi (potential wells) dengan keadaan tenaga terkuantisasi, sama seperti zarah dalam kotak. Semakin kecil kotak, semakin tinggi perbezaan tenaga antara keadaan ini.

Jenis Pengurungan Kuantum

Pengurugan kuantum datang secara berbeza berdasarkan sekatan dimensi:

1. Telaga Kuantum (kurungan 1D): Di sini, elektron terkurung dalam satu dimensi, membolehkan mereka bergerak bebas dalam dua dimensi sahaja. Ini biasanya diperhatikan dalam filem nipis di mana ketebalan menyekat pergerakan elektron.
2. Wayar Kuantum (kurungan 2D): Elektron terkurung dalam dua dimensi dan boleh bergerak bebas dalam satu dimensi. Ini adalah ciri wayar nano di mana pergerakan elektron dihadkan di kawasan keratan rentas.
3. Titik Kuantum (pengkurungan 3D): Elektron terkurung dalam ketiga-tiga dimensi, menghasilkan telaga berpotensi sifar dimensi. Titik kuantum (Quantum Dots) memaparkan kesan kurungan kuantum yang paling ketara, menjadikannya sangat boleh dilaras.

Pembentukan Tahap Tenaga Diskret (Discrete Energy Level).

Dalam bahan pukal, atom berkumpul untuk membentuk jalur tenaga berterusan. Walau bagaimanapun, apabila saiz bahan berkurangan, terutamanya ke arah skala nano, jalur ini berpecah kepada tahap tenaga diskret. Pembentukan tahap tenaga bergantung kepada saiz. Di mana ia adalah penting dalam memahami kurungan kuantum. Apabila zarah mengecut, perbezaan tenaga antara jalur meningkat, selalunya membawa kepada anjakan biru dalam cahaya yang dipancarkan, akibat langsung daripada kurungan kuantum.

Eksiton dan peranannya.

Eksiton, keadaan terikat elektron dan lohong, memainkan peranan penting dalam kurungan kuantum. Sifat eksiton ini berubah mengikut tahap kurungan, memberi kesan kepada sifat optik dan elektronik bahan. Dalam rejim kurungan yang kuat- di mana saiz zarah jauh lebih kecil daripada jejari Bohr, tingkah laku eksiton menjadi sangat terkuantisasi, meningkatkan lagi sifat unik titik kuantum.

Terdapat beberapa aplikasi terhadap pengurungan kuantum yang mungkin kita tidak sedar sudah ada di sekeliling kita. Sifat unik bahan yang menunjukkan kesan kekangan kuantum telah membawa kepada aplikasi yang luar biasa dalam pelbagai bidang dan teknologi. Misalnya,

1. Optoelektronik: Titik kuantum digunakan dalam Q-LED, sel suria dan diod laser kerana sifat celah jalur boleh melarasnya, membenarkan kawalan tepat ke atas spektrum pelepasan.
2. Pengkomputeran Kuantum: Tahap tenaga diskret dan sifat boleh tala bagi titik kuantum adalah penting untuk membangunkan bit kuantum (qubit) untuk pengkomputeran kuantum.
3. Pengimejan Perubatan: Ciri optik titik kuantum yang berbeza menjadikannya sesuai untuk aplikasi pengimejan bio dan diagnostik, menawarkan kontras dan kekhususan yang unggul.

Lawatan Muzium Automobil Nasional

Perancangan yang tidak terancang

Cuti pertengahan semester telah pun tiba. Lazimnya, saya tidak akan pulang ke kampung halaman kerana tempoh cuti yang begitu singkat, hanya seminggu sahaja. Kos tambang bagi perjalanan sehala dari Pulau Pinang ke Sepang, Selangor, sama ada menaiki bas atau kapal terbang, adalah sekitar RM40 (minimum). Jika dijumlahkan untuk perjalanan pergi dan balik, kos boleh mencecah lebih daripada RM80. Andaikan RM80 ini saya bahagikan kepada 7 hari, maka perbelanjaan harian saya adalah kira-kira RM11+. Ini bermakna, setiap hari saya berada di rumah, saya menghabiskan sebanyak RM11+ sehari tanpa melakukan apa-apa.

Namun, rindunya tidak terhalang. Membuak-buak rasa hendak pulang. Itu lebih berharga daripada nilai wang ringgit yang saya perhitungkan selama ini (walau tempoh saya di sini hanya seminggu).

Litar Antarabangsa Sepang di Malaysia sudah sebati dengan daerah Sepang. Borak sahaja tentang daerah Sepang, pasti yang terlintas di fikiran adalah Litar F1 itu sendiri, atau mungkin lapangan terbang antarabangsa (baca: KLIA) yang sangat berhampiran antara satu sama lain. Tidak jauh terkukur juga jaraknya dengan kampung halaman saya.

Bertemu semula dengan sahabat lama ketika waktu sekolah dahulu. Temunya juga kebetulan. Borak kami tidak kosong, mesti ada topik bermanfaat yang kami bawa. Automobil. Bermula dengan motorsikal, sehingga melarut kepada Litar Antarabangsa Sepang. Membangkitkan semula topik yang pernah hangat, F1 tidak lagi akan berlayar di litar tersebut. Bagusnya sahabat saya ini seorang pekerja sambilan di litar tersebut. Tahulah ia selok-belok kawasan itu.

Ada satu perbincangan yang membuka hati saya, katanya, "Di sana ada sebuah muzium."

Walaupun saya telah lama menetap di Sepang, mungkin kerana kejahilan saya yang hidup dalam tempurung atau kurangnya hebahan tentang muzium tersebut, saya tidak mengetahuinya. Namun demikian, dengan berkat kelapangan masa yang ada, kami segera merancang untuk pergi.

Kawasan hadapan Litar Antarabangsa Sepang

Sebelum hendak memasuki muzium tersebut perlu
menulis butiran di buku log dan mendapatkan lanyard visitor.

Bufori: Kereta buatan tangan tempatan Malaysia

Kereta dalam gambar ini adalah model Bufori La Joya, yang merupakan salah satu model terkenal keluaran Bufori. Bufori La Joya mempunyai reka bentuk yang diilhamkan oleh kereta-kereta klasik dari era 1930-an, tetapi dilengkapi dengan teknologi dan kemudahan terkini. La Joya dikenali kerana ciri-ciri mewah seperti bahan dalaman berkualiti tinggi, sistem navigasi canggih, dan enjin yang berkuasa.

Pada awalnya saya sedikit keliru kerana info yang dipaparkan adalah Bufori MKII bukannya Bufori MKIII (La Joya). Jadi tidak seberapa sedar akan kekhilafan tersebut.

Haa, ini barulah Bufori MKII. Namun berada di tingkat atas.

Terdapat juga kereta Austin Healey, jenama British.

The Legends Kenari

Apabila engkau kembali

Ia menanti setiap ceruk waktu, menjenguk hadir, mencerap keadaan dan berlalu pergi. Merindui akan basi-basan penulisanku yang dilemparkan pergi sudah sekian lama. Hampir di semua keadaan itu, aku temui bahawa tempat aku berdiri adalah tempat aku menulis kembali sesuatu yang dapat aku fikirkan dengan tenang dan jauh daripada persoalan lain.

Bagaimana agaknya hidup dalam keadaan yang tidak terlalu pantas bergerak? Tidak bingit berbunyi, hanya berlandaskan relatif sunnatullah alam. Gelombang bunyi tatkala burung berkicauan, kelajuan daun-daun berguguran jatuh, interferens di sisir pantai dan itu yang dapat aku fikirkan. Seluruhnya, kerawakan berlaku dengan terancang. Terancang.

Alam, sentiasa menyedarkan kita kembali kepada siapa diri kita sebenarnya. Membawa aku kembali ke mana aku mulakan semua ini. Apabila diri ini sudah terlalu berkelana jauh, maka jatuh serpihan identiti diri itu sehingga hampir aku lupakan tempurungku sendiri.

Ibu abah yang membesarkan kita, atau siapa sahaja yang berjaya membesarkan kita dengan makanan dan tempat tinggal itu. Satu titik engkau berjaya membuah fikir sendiri, bawa diri. Tidak lagi berdamping pada sesiapa yang membesarkan engkau itu, jangan dilupakan di mana engkau mula. Dunia ini terlalu luas untuk diteroka, namun jiwa kita lebih besar dari itu. Jangan engkau himpitkan segalanya dalam jiwa, ada isi yang lebih berharga dari engkau fikirkan.

Yang menuntut jalan kembali.

- hh (13/5/2024)