İlginç şeyleri ışığa dönüştüren yeni bir tür kristal yaratıldı: ScienceAlert

Bilim adamları hala zaman kristalleri olarak bilinen egzotik materyallerin ayrıntılarıyla boğuşuyorlar. Sonsuza dek hareketli olan yapılar. Şimdi bu yeni çeşitlilik, maddenin şaşırtıcı durumuna ilişkin anlayışımızı derinleştirmeye yardımcı olabilir.

Tıpkı sıradan kristallerin uzayın bir alanı üzerinde tekrar eden atomlar ve moleküller olması gibi, zaman kristalleri de ilk başta bilime meydan okuyor gibi görünen şekillerde belirli bir süre boyunca desenler halinde iç içe geçen parçacık koleksiyonlarıdır.

Sadece dört yıl sonra laboratuvarda ilk kez gözlemlenmeden önce 2012’de kuramlaştırılan araştırmacılar, parçacık fiziğinin daha derin temellerini keşfetmek ve potansiyel uygulamaları ortaya çıkarmak için yapıları onarmakla meşguldü.

Bu son çalışmada, yeni bir tür “fotonik” zaman kristali yaratıldı. Mikrodalga frekanslarında çalışarak, elektromanyetik dalgaları modüle etme ve yükseltme, kablosuz iletişim sistemlerinde, lazer geliştirmede ve elektronik devrelerde gelecek vaat eden uygulamalara sahiptir.

Bir fotonik zaman kristalinde, fotonlar zamanla tekrar eden bir düzende düzenlenir. o diyor Almanya’daki Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden bir nanomühendis olan baş yazar Xuchen Wang.

“Bu, kristaldeki fotonların eşzamanlı ve tutarlı olduğu anlamına gelir, bu da yapıcı girişime ve ışığın 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 sentetik malzeme tabakalarına dayanan iki boyutlu bir yaklaşım var. yüzeyler. Daha önce, fotonik zaman kristalleri üzerine araştırmalar devasa 3B malzemelerle yapılıyordu: Bu malzemeleri yapmak ve incelemek bilim adamları için çok zordu, ancak 2B’ye geçmek, deneyler yapmanın ve bu kristallerin gerçekte nasıl uygulanabileceğini keşfetmenin daha hızlı ve kolay bir yolu anlamına geliyordu. -dünya ayarları.

Tam 3B yapılardan daha basit olmalarına rağmen, fotonik zaman kristalleri ile bazı önemli özellikleri paylaşırlar ve ışıkla etkileşim biçimleri de dahil olmak üzere davranışlarını simüle edebilirler. Foton zaman kristallerinin ışığı bu özel şekilde ve bu kadar büyük ölçüde yükselttiği ilk kez gösteriliyor.

“Boyutları 3B’den 2B’ye düşürmenin, uygulamayı önemli ölçüde kolaylaştırdığını ve pratikte fotonik zaman kristallerini elde etmeyi mümkün kıldığını bulduk” dedi. o diyor Wang.

Gerçek dünyadaki uygulamalar hala biraz uzakta olsa da, foton zaman kristallerini üretmek ve incelemek için bir yöntem olarak 2B metasürfleri kullanma yaklaşımı, bu tür araştırmaları gelecekte çok daha anlamlı hale getirecektir.

Örneğin, elektromanyetik dalgaların yüzeyler boyunca yükseltilmesinin keşfi, sonunda telefonlardan arabalara kadar her yerde bulunan entegre devrelerin geliştirilmesine yardımcı olabilir: bu tür devreler içindeki iletişim muhtemelen daha hızlı ve daha sorunsuz olacaktır.

Ayrıca, mesafe arttıkça sinyal azalmasına neden olabilecek kablosuz bağlantılar da vardır (bu nedenle evinizin üst kısmında Wi-Fi alamayabilirsiniz). 2D fotonik zaman kristalleri ile kaplama yüzeyleri bu durumu iyileştirmeyi vaat ediyor.

“Bir yüzey dalgası yayıldığında, fiziksel kayıplara uğrar ve sinyal gücü azalır” o diyor Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi’nden fizikçi Viktor Asdashi.

“İki boyutlu optik zaman kristallerinin sisteme entegrasyonuyla, yüzey dalgası güçlendirilerek iletişim verimliliği artırılabilir.”

Araştırma yayınlandı Bilim ilerlemeleri.