Vedci sa stále vyrovnávajú so zvláštnosťami podivného materiálu známeho ako časové kryštály; Štruktúry, ktoré sa ozývajú pohybom do večnosti. Teraz môže nový druh pomôcť prehĺbiť naše chápanie zložitého stavu hmoty.
Rovnako ako pravidelné kryštály sú atómy a molekuly, ktoré sa opakujú v celom priestore, časové kryštály sú zhlukom častíc, ktoré sa v priebehu času tikajú vo vzorcoch, ktoré spočiatku odporovali vede.
Vedci, teoretizovaní v roku 2012 pred prvým pozorovaním v laboratóriu o štyri roky neskôr, boli zaneprázdnení vŕtaním sa so štruktúrami, aby preskúmali hlboké základy časticovej fyziky a odhalili potenciálne aplikácie.
V tejto najnovšej štúdii bol vytvorený nový typ IF „fotonického“ časového kryštálu. Pracuje na mikrovlnných frekvenciách a je schopný zachytávať a zosilňovať elektromagnetické vlny, čo sľubuje budúce aplikácie v bezdrôtových komunikačných systémoch, vývoji laserov a elektronických obvodoch.
„Vo fotonickom časovom kryštáli sú fotóny usporiadané do vzoru, ktorý sa v priebehu času opakuje,“ Hovoria Hlavným autorom je Zhuchen Wang, nanoinžinier na Technologickom inštitúte v Karlsruhe v Nemecku.
„To znamená, že fotóny v kryštáli sú synchronizované a koherentné, čo môže viesť ku konštruktívnej interferencii a zosilneniu svetla.“
Okrem toho výskumný tím zistil, že elektromagnetické vlny pohybujúce sa po povrchoch môžu byť zosilnené spolu s vlnami z okolitej atmosféry.
Základom výskumu je 2D prístup založený na ultratenkých plátoch syntetických materiálov známych ako metapovrchy, Predtým sa výskum fotonických časových kryštálov uskutočňoval prostredníctvom hromadných 3D materiálov: tieto materiály bolo pre vedcov notoricky ťažké vyrobiť a študovať, ale prechod na 2D znamená rýchlejšiu a jednoduchšiu cestu na experimentovanie – a zisťovanie, ako tieto kryštály môžu použiť v prostredí skutočného sveta.
Hoci sú jednoduchšie ako úplné 3D štruktúry, zdieľajú niektoré dôležité vlastnosti s fotonickými časovými kryštálmi a môžu napodobňovať ich správanie – spôsob, akým interagujú so svetlom. Toto je prvýkrát, čo sa ukázalo, že fotonické časové kryštály zosilňujú svetlo týmto konkrétnym spôsobom a v takej významnej miere.
„Zistili sme, že zníženie rozmerov z 3D na 2D štruktúru výrazne zjednodušilo implementáciu, čo umožnilo realizovať fotonické časovacie kryštály v skutočnosti.“ Hovoria Wang.
Zatiaľ čo aplikácie v reálnom svete sú stále ďaleko, prístup používania 2D metapovrchov ako spôsobu výroby a skúmania fotonických časových kryštálov v budúcnosti značne zjednoduší takýto výskum.
Napríklad objav zosilnenia elektromagnetických vĺn pozdĺž povrchov by mohol nakoniec pomôcť zlepšiť integrované obvody, ktoré sa nachádzajú všade od telefónov po autá: komunikácia v rámci týchto obvodov by bola potenciálne rýchlejšia a bezproblémovejšia.
Potom sú tu bezdrôtové komunikácie, ktoré môžu trpieť poklesom signálu na diaľku (preto možno nebudete môcť získať Wi-Fi v hornej časti vášho domu). Potiahnutie povrchov 2D fotonickými časovými kryštálmi sľubuje nápravu tejto situácie.
„Keď sa povrchová vlna šíri, trpí stratou materiálu a sila signálu je znížená,“ Hovoria Fyzik Viktor Asadchi z Aalto University vo Fínsku.
„Vďaka 2D fotonickému časovému kryštálu integrovanému do systému je možné zvýšiť zvlnenie povrchu a zvýšiť efektivitu komunikácie.“
Výskum bol zverejnený vedecký pokrok,
Web nerd. Organizátor extrémov. Spisovateľ. Evanjelista celkom potravín. Certifikovaný introvert.
