MorphoChrome MIT: Inovasi Warna Struktural, Objek Berubah Warna Cemerlang

Mengenal Keindahan Warna Struktural di Alam dan Tantangan Replikasi

Batu permata seperti opal mulia menawarkan keindahan yang memukau dan kerumitan yang menipu. Ketika kita melihat permata tersebut dari berbagai sudut, kilau tintanya yang bervariasi akan terpancar, membuat kita bertanya-tanya apa sebenarnya warna asli batuan itu. Fenomena ini dikenal sebagai iridesensi, hasil dari apa yang disebut warna struktural — struktur mikroskopis yang memantulkan cahaya untuk menghasilkan nuansa yang cemerlang. Ini berbeda dari pigmen yang menyerap panjang gelombang cahaya tertentu dan memantulkan sisanya, di mana warna struktural bergantung pada interaksi fisik cahaya dengan struktur mikroskopis.

Warna struktural adalah anugerah alam yang dapat ditemukan pada berbagai organisme di alam, seperti pada ekor burung merak yang megah atau sayap kupu-kupu tertentu yang mempesona. Para ilmuwan dan seniman telah lama berupaya mereplikasi kualitas ini, namun di luar lingkungan laboratorium, replikasinya masih sangat sulit dilakukan. Hal ini menjadi penghalang serius bagi kemampuan fabkrikasi sesuai permintaan dan kustomisasi. Akibatnya, banyak perusahaan dan desainer individu sering kali harus puas dengan menambahkan objek-objek yang sudah memiliki kemampuan berubah warna—seperti bulu atau permata—ke dalam barang-barang pribadi, pakaian, dan karya seni mereka, alih-alih menciptakan efek tersebut secara langsung.

Dari Inspirasi Alam ke Inovasi Digital: Lahirnya MorphoChrome

Kini, para peneliti dari MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) telah berhasil mereplikasi kecemerlangan alam tersebut melalui sebuah sistem optik baru yang mereka namakan "MorphoChrome". Teknologi inovatif ini memungkinkan pengguna untuk mendesain dan memprogram efek iridesensi pada objek sehari-hari, seperti sarung tangan atau casing ponsel, menjadikannya berkilau dengan pantulan multi-warna struktural yang mengingatkan kita pada banyak batu permata nan indah. Di Indonesia sendiri, potensi aplikasi ini sangat luas, mulai dari personalisasi aksesori fesyen hingga sentuhan artistik pada kerajinan tangan lokal, memberikan nilai tambah yang unik dan modern.

Dengan MorphoChrome, pengguna dapat memilih warna-warna spesifik dari roda warna yang tersedia di perangkat lunak tim. Kemudian, mereka dapat menggunakan perangkat genggam yang inovatif ini untuk "melukis" dengan cahaya multi-warna ke atas lembaran film holografik khusus. Setelah proses "melukis" selesai, lembaran film yang sudah memiliki pola warna struktural tersebut diaplikasikan pada objek yang dicetak 3D atau substrat fleksibel seperti barang fesyen, perlengkapan olahraga, dan aksesori pribadi lainnya, menggunakan proses transfer resin epoksi yang unik dan efektif.

Bagaimana MorphoChrome Bekerja: Melukis dengan Cahaya

"Kami ingin memanfaatkan kecerdasan bawaan alam," kata Paris Myers SM ’25, seorang mahasiswa PhD di Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer (EECS) MIT sekaligus peneliti CSAIL, yang merupakan penulis utama pada makalah terbaru yang mempresentasikan MorphoChrome. "Dahulu, sangat sulit untuk mensintesis warna struktural sendiri, namun penggunaan pigmen atau pewarna memberikan ekspresi kreatif penuh. Dengan sistem kami, Anda memiliki kendali kreatif penuh atas ruang material baru ini, memprogram desain iridesen secara prediktif dan secara real-time." Pernyataan ini menegaskan bahwa MorphoChrome tidak hanya mereplikasi, tetapi juga memberdayakan pengguna dengan kebebasan kreatif yang belum pernah ada sebelumnya dalam bidang warna struktural.

Proses Penciptaan Warna Struktural Interaktif

Tampilan multi-warna yang memukau ini adalah hasil dari proses fabrikasi genggam di mana MorphoChrome bertindak sebagai "kuas" untuk melukis dengan cahaya laser merah-hijau-biru (RGB), sementara film fotopolimer holografik (yang biasa digunakan untuk paspor atau kartu debit) berfungsi sebagai "kanvas". Pengguna cukup menghubungkan perangkat genggam sistem ke komputer melalui port USB-C, lalu membuka program perangkat lunak yang intuitif. Dari sana, mereka dapat mengklik "send color" untuk dengan cepat mengirimkan berbagai nuansa warna dari laptop atau komputer rumah ke perangkat keras MorphoChrome.

Perangkat genggam ini secara cerdik mengubah warna yang ditampilkan di layar menjadi keluaran cahaya laser RGB multi-warna yang dapat dikontrol, yang kemudian secara instan mengekspos film. Film ini berfungsi sebagai semacam kanvas di mana pengguna dapat mengeksplorasi berbagai kombinasi nuansa warna. MorphoChrome, yang kira-kira seukuran botol lem, merupakan mesin optik mini yang menampung laser merah, hijau, dan biru. Laser-laser ini diaktifkan pada intensitas yang bervariasi tergantung pada warna yang dipilih oleh pengguna. Cahaya-cahaya ini kemudian dipantulkan dari cermin menuju prisma optik, tempat warna-warna tersebut bercampur dan segera dilepaskan sebagai satu berkas cahaya gabungan.

Setelah desain film selesai, berbagai objek dengan warna struktural yang unik dapat difabrikasi. Langkah pertama adalah melapisi objek pilihan dengan lapisan tipis resin epoksi. Selanjutnya, film holografik (litiholographics) — yang terdiri dari lapisan fotopolimer dan pelindung plastik — direkatkan ke objek melalui proses pengerasan ultraviolet (UV) selama 20 detik, pada dasarnya menggunakan lampu UV genggam untuk mentransfer desain berwarna ke permukaan. Terakhir, pengguna cukup mengupas lembaran pelindung plastik film, sehingga menyingkap objek dengan warna struktural yang berubah-ubah, tampak seperti perhiasan yang memukau. Proses ini membuka peluang bagi pelaku industri kreatif di Indonesia untuk menciptakan produk-produk yang benar-benar berbeda dan bernilai jual tinggi.

Aplikasi MorphoChrome: Membuka Gerbang Kreativitas Tanpa Batas

MorphoChrome telah menunjukkan kemampuannya untuk menambahkan sentuhan bercahaya pada berbagai benda, seperti liontin kalung berbentuk kupu-kupu. Yang tadinya hanya aksesori hitam statis kini berubah menjadi liontin berkilau dengan kilauan hijau, oranye, dan biru, berkat proses warna yang dapat diprogram oleh sistem ini. Lebih dari itu, MorphoChrome juga mengubah sarung tangan golf biasa menjadi peralatan pelatihan yang ramah bagi pemula, yang akan bersinar hijau ketika pegangan stik golf berada pada sudut yang benar. Bahkan, satu pengguna berhasil menghias kuku jarinya dengan tampilan layaknya batu permata, menunjukkan fleksibilitas aplikasi personalisasi.

Di Indonesia, potensi aplikasi MorphoChrome sangatlah luas, terutama dalam industri kreatif dan fesyen. Bayangkan batik yang tidak hanya kaya akan motif, tetapi juga memiliki pola iridesen yang berubah warna seiring pergerakan pemakainya, menciptakan dimensi baru dalam keindahan tradisional. Atau, aksesori hijab dengan sentuhan warna struktural yang memberikan kesan mewah dan modern. Tidak hanya itu, MorphoChrome dapat diaplikasikan pada:

• Aksesori Fashion: Mengubah liontin statis menjadi perhiasan berkilauan, tas tangan dengan motif dinamis, atau sepatu yang memantulkan aneka warna.
• Peralatan Olahraga: Sarung tangan golf yang berubah warna sebagai indikator sudut pegangan yang benar, helm sepeda dengan aksen iridesen untuk keamanan dan gaya, atau sepatu lari dengan pola reflektif unik.
• Kecantikan Personal: Kuku yang dihias dengan efek mirip batu permata, atau aksen pada kosmetik dan perhiasan buatan tangan.
• Dekorasi Interior: Hiasan dinding atau elemen furnitur yang berubah warna, menciptakan suasana dinamis dalam ruangan.
• Branding dan Kemasan: Logo produk atau kemasan yang memiliki fitur warna struktural untuk meningkatkan daya tarik dan mencegah pemalsuan.

Panduan Penggunaan MorphoChrome: Inovasi yang Ramah Pengguna

Salah satu aspek paling menarik dari MorphoChrome adalah kemudahan penggunaannya. Sistem ini dirancang agar sangat ramah bagi pengguna rumahan dan desainer DIY. Dengan cetak biru fabrikasi yang lugas dan perangkat yang mudah dioperasikan, siapa pun dapat dengan mudah mengeksplorasi dan bereksperimen dengan desain iridesen di rumah. Ini menghilangkan kebutuhan untuk mencari material artistik yang langka atau melakukan sintesis warna struktural secara kimia di laboratorium, memungkinkan pengguna untuk lebih fokus pada ekspresi ide kreatif dan eksperimen dengan berbagai campuran warna bercahaya yang dapat diprogram.

Aspek Teknis di Balik Keajaiban Warna

Rentang warna yang mungkin diciptakan berasal dari perpaduan yang menarik. Misalnya, warna magenta dihasilkan setelah laser biru dan merah dari sistem MorphoChrome bercampur. Jika pengguna memilih cyan pada roda warna perangkat lunak MorphoChrome, itu akan mencampurkan cahaya hijau dan biru. Proses pencampuran warna ini diatur dengan presisi tinggi, memungkinkan transisi warna yang mulus dan gradasi yang kaya.

Penting bagi pengguna untuk mengetahui bahwa waktu yang dibutuhkan untuk mengekspos film secara penuh ke setiap warna akan bervariasi, berdasarkan temuan multi-warna para peneliti dan sifat intrinsik film fotopolimer holografik. MorphoChrome mengaktifkan warna hijau dalam 2,5 detik, sedangkan merah membutuhkan sekitar 3 detik, dan biru memerlukan waktu sekitar 6 detik untuk saturasi penuh. Perbedaan waktu ini terjadi karena setiap warna memiliki panjang gelombang cahaya tertentu, yang masing-masing memerlukan tingkat eksposur cahaya yang berbeda—biru membutuhkan lebih banyak eksposur dibandingkan hijau atau merah. Pemahaman tentang nuansa teknis ini membantu pengguna mengoptimalkan proses desain dan mencapai hasil warna yang diinginkan.

Visi Masa Depan MorphoChrome: Hologram 3D dan Komunikasi Adaptif

MorphoChrome dibangun di atas penelitian sebelumnya tentang warna struktural yang dapat diregangkan oleh rekan penulis Benjamin Miller PhD ’24, Profesor Mathias Kolle, dan kelompok Laboratorium Teknik Fotonik Terinspirasi Biologi Kolle di Departemen Teknik Mesin MIT. Para peneliti CSAIL, yang bekerja di Human-Computer Interaction Engineering Group, menyatakan bahwa MorphoChrome juga memajukan pekerjaan mereka yang berkelanjutan dalam menggabungkan komputasi dengan material unik untuk menciptakan antarmuka warna yang dinamis dan dapat diprogram.

Ke depan, tujuan mereka adalah mendorong kemampuan warna struktural holografik sebagai ruang desain dan manufaktur yang dapat diprogram ulang, memberdayakan individu dan industri untuk menyesuaikan antarmuka multi-warna yang iridesen dan difus. "Lembaran polimer yang kami gunakan di sini adalah holografik, yang memiliki potensi di luar apa yang kami tunjukkan di sini," kata rekan penulis Yunyi Zhu ’20, MEng ’21, seorang mahasiswa PhD EECS MIT dan peneliti CSAIL. "Kami sedang mengerjakan adaptasi proses kami untuk menciptakan seluruh medan cahaya 3D dalam satu film."

Implikasi untuk Indonesia: Keamanan, Desain, dan Robotika

Mengustomisasi pesan holografik medan cahaya penuh pada objek akan memungkinkan pengguna untuk menyandikan informasi dan gambar 3D. Kita bisa membayangkan, misalnya, paspor di Indonesia dapat memiliki stiker yang memancarkan tanda centang hijau 3D. Hologram ini akan menandakan keasliannya saat dilihat melalui perangkat tertentu atau pada sudut tertentu, memberikan lapisan keamanan baru yang sangat sulit dipalsukan. Potensi ini sangat relevan untuk dokumen-dokumen penting seperti KTP elektronik atau sertifikat tanah di Indonesia.

Tim peneliti juga terinspirasi oleh bagaimana hewan menggunakan warna struktural sebagai saluran komunikasi adaptif dan teknik kamuflase. Ke depan, mereka tertarik bagaimana warna struktural yang dapat diprogram ini dapat diintegrasikan ke dalam berbagai jenis lingkungan, mungkin sebagai kamuflase untuk struktur robotika lunak agar menyatu dengan lingkungannya. Sebagai contoh, mereka membayangkan robot yang mempelajari medan hutan mungkin perlu menyesuaikan penampilannya dengan semak-semak di dekatnya untuk mengumpulkan data, dengan manusia yang memprogram ulang warna mesin dari jarak jauh. Aplikasi ini dapat sangat bermanfaat untuk pengawasan lingkungan atau penelitian keanekaragaman hayati di hutan-hutan tropis Indonesia yang kaya.

Kesimpulan: Menghubungkan Keajaiban Alam dengan Sentuhan Digital

Untuk saat ini, MorphoChrome berhasil menciptakan kembali warna struktural megah yang ditemukan di berbagai ekosistem, menghubungkan fenomena alam dengan proses kreatif kita. Para peneliti MIT akan terus berupaya meningkatkan gamut warna sistem dan memaksimalkan luminositas warna campuran. Mereka juga mempertimbangkan untuk menggunakan material lain untuk casing perangkat, karena housing cetak 3D saat ini masih sedikit membocorkan cahaya.

"Mampu dengan mudah menciptakan dan memanipulasi warna struktural adalah alat baru yang hebat, dan membuka jalan baru untuk penemuan serta ekspresi," kata CEO Liti Holographics Paul Christie SM ’97, yang tidak terlibat dalam penelitian. "Menyederhanakan proses agar lebih mudah diakses memungkinkan aplikasi baru dikembangkan di berbagai area, dari seni dan perhiasan hingga kain fungsional." Ini menunjukkan bahwa inovasi warna struktural seperti MorphoChrome berpotensi merevolusi banyak sektor, termasuk industri kreatif dan manufaktur di Indonesia, memberikan dorongan signifikan bagi kreativitas dan ekonomi digital.