İlginç Şeyleri Işıklandıran Yeni Bir Tür Zaman Kristali Yaratıldı : ScienceAlert

Bilim adamları, zaman kristalleri olarak bilinen garip materyallerin tüm ayrıntılarıyla hâlâ uğraşıyorlar; sonsuza dek hareketle vızıldayan yapılar. Şimdi yeni bir çeşitlilik, maddenin şaşırtıcı durumu hakkındaki anlayışımızı derinleştirmeye yardımcı olabilir.

Tıpkı düzenli kristallerin bir uzay hacmi üzerinde tekrar eden atomlar ve moleküller olması gibi, zaman kristalleri de başlangıçta bilime meydan okuyormuş gibi görünen biçimlerde belirli bir süre boyunca tik tak yapan parçacık koleksiyonlarıdır.

Araştırmacılar, sadece dört yıl sonra ilk kez laboratuvarda gözlemlenmeden önce 2012’de teorileştirildi ve parçacık fiziğinin daha derin temellerini araştırmak ve potansiyel uygulamaları ortaya çıkarmak için yapılarla uğraşmakla meşguldü.

Bu son çalışmada, yeni bir tür ‘fotonik’ zaman kristali yaratıldı. Mikrodalga frekanslarında çalışarak, kablosuz iletişim sistemlerinde, lazer geliştirmede ve elektronik devrelerde gelecek vaat eden elektromanyetik dalgaları düzenleyebilir ve yükseltebilir.

“Bir fotonik zaman kristalinde, fotonlar zamanla tekrar eden bir modelde düzenlenir.” diyor Almanya’daki Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden bir nano mühendis olan baş yazar Xuchen Wang.

“Bu, kristaldeki fotonların senkronize ve tutarlı olduğu anlamına gelir, bu da ışığın yapıcı girişimine ve amplifikasyonuna yol açabilir.”

Buna ek olarak, araştırma ekibi, yüzeyler boyunca hareket eden elektromanyetik dalgaların, çevreleyen ortamdan gelen dalgaların yanı sıra yükseltilebileceğini de buldu.

Araştırmanın merkezinde, ultra ince suni malzeme tabakalarına dayanan 2 boyutlu bir yaklaşım var. metayüzeyler. Daha önce, fotonik zaman kristalleri üzerine araştırma toplu 3B malzemeler aracılığıyla yapılıyordu: bu malzemeleri yapmak ve incelemek bilim adamları için son derece zordu, ancak 2B’ye geçiş, deneylere ve bu kristallerin nasıl uygulanabileceğini bulmaya daha hızlı ve daha kolay bir yol anlamına geliyor. gerçek dünya ayarları.

Tam 3B yapılardan daha basit olsalar da, fotonik zaman kristalleri ile bazı önemli özellikleri paylaşırlar ve ışıkla etkileşim biçimleri de dahil olmak üzere davranışlarını taklit edebilirler. Fotonik zaman kristallerinin ışığı bu özel şekilde ve bu kadar önemli ölçüde yükselttiği ilk kez gösterildi.

“Boyutsallığı 3B’den 2B’ye düşürmenin, uygulamayı önemli ölçüde kolaylaştırdığını ve bunun da gerçekte fotonik zaman kristallerini gerçekleştirmeyi mümkün kıldığını bulduk.” diyor Wang.

Gerçek dünya uygulamaları hala biraz uzakta olsa da, fotonik zaman kristallerini üretmenin ve incelemenin bir yolu olarak 2B metayüzeyleri kullanma yaklaşımı, bu tür araştırmaları gelecekte çok daha kolay hale getirecek.

Örneğin, yüzeyler boyunca elektromanyetik dalga amplifikasyonunun keşfi, sonunda telefonlardan arabalara kadar her yerde bulunan entegre devrelerin iyileştirilmesine yardımcı olabilir: bu devreler içindeki iletişim potansiyel olarak daha hızlı ve daha sorunsuz olacaktır.

Ayrıca, mesafe boyunca sinyal bozulmasına maruz kalabilen kablosuz iletişim vardır (bu nedenle, evinizin tepesinde Wi-Fi alamayabilirsiniz). 2D fotonik zaman kristalleri ile kaplama yüzeyleri bu durumu iyileştirmeyi vaat ediyor.

“Bir yüzey dalgası yayıldığında, malzeme kayıpları yaşar ve sinyal gücü azalır” diyor Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi’nden fizikçi Viktar Asadchy.

“Sisteme entegre edilmiş 2D fotonik zaman kristalleri ile yüzey dalgası güçlendirilebilir ve iletişim verimliliği arttırılabilir.”

Araştırma yayınlandı Bilim Gelişmeleri.