Valoaallot, jotka on tehty törmäämään ikään kuin ne olisivat massiivisia esineitä – Physics World

Fotonit voivat törmätä ikään kuin ne olisivat massiivisia esineitä aikarajapinnoina tunnettujen metamateriaalien ansiosta, joiden optiset ominaisuudet muuttuvat äkillisesti. Tämä on New Yorkin kaupungin yliopiston tutkijat, jotka sanovat, että heidän työllään voi olla sovelluksia langattomassa viestinnässä, kuvantamisessa ja energiankeruutekniikoissa.

Kun kaksi esinettä törmäävät toisiinsa, ne törmäävät ja niiden kineettinen energia joko säilyy, katoaa tai lisääntyy niiden mekaanisten ominaisuuksien mukaan. Sitä vastoin kaksi fotonia (sähkömagneettista aaltoa) kulkee yleensä suoraan toistensa läpi, vaikka niiden kohtaaminen voi ilmetä aaltoilmiöiden, kuten häiriön, kautta. Tilanne on kuitenkin hyvin erilainen, kun ne hajottavat häviöllisen rakenteen häiritseessään. Tässä tapauksessa energia voi kulkea niiden välillä niin, että se siirtyy kokonaan tai absorboituu fotonien suhteellisesta amplitudista ja vaiheesta riippuen. Tällaista "koherenttia aallonhallintaa", kuten tiedetään, voidaan hyödyntää sellaisten ilmiöiden luomiseen, kuten täydellinen absorptio – eli aaltojen tuhoava interferenssi, kun niiden energia hajoaa kokonaan – ja absorption määrää räätälöidä tarpeen mukaan.

Fyysikon ja insinöörin johtamat tutkijat Andrea Alù ovat nyt osoittaneet, että ne voivat luoda uuden tavan hallita fotonien välistä energianvaihtoa. Prosessissa he toteuttivat sähkömagneettisten aaltojen mekaanisen törmäyksen fotonisen analogin käyttämällä metamateriaaleja, jotka voivat kokea äkillisiä ja suuria muutoksia sähkömagneettisissa ominaisuuksissaan. Näiden muunnelmien ansiosta tiimi pystyi luomaan rakenteen, joka tunnetaan nimellä aikarajapinta.

"Kun kaksi vastakkaisiin suuntiin etenevää aaltoa kokevat tällaisen rajapinnan, kun ne ovat päällekkäin, ne kokevat erittäin nopean energianvaihdon, aivan kuin ne olisivat törmääviä esineitä", Alù selittää. "Kahden aallon suhteellinen vaihe voi hallita tämän törmäyksen luonnetta, joka voi joko säästää energiaa, hajottaa sitä tai vahvistaa sitä." Tässä ajallisen koherentin aallonohjauksen muodossa aikarajapinnalta heijastuneet aallot häiritsevät tuhoavasti taittuneita aaltoja. Sopivissa olosuhteissa tämä mahdollistaa toisen tai jopa molempien aaltojen kumoamisen.

Sähkömagneettisten pulssien muotoilu

Tutkijat saivat idean uudelle työlleen, kun he pohtivat, olisiko mahdollista poistaa ei-toivottu mekaaninen aalto, kuten tsunami tai seisminen aalto, "heittämällä" toinen, samanlainen aalto sitä vastaan ​​estämään sitä. "Vaikka tällainen tulos on mahdoton tavanomaisessa aaltofysiikassa, tiesimme, että se oli periaatteessa mahdollista ajallisen metamateriaalin kanssa", sanoo Emanuele Galiffi, tutkijatohtori Alùn laboratoriossa ja tutkimuksen johtava kirjoittaja Luontofysiikka työssä. "Kokeilumme antoi meille mahdollisuuden osoittaa tämän konseptin toiminnassa sähkömagneettisten aaltojen suhteen."

Fyysikot suorittavat ensimmäisen "aikaheijastuksen" mittauksen mikroaalloissa

Tätä mekaanisten törmäysten fotonista analogia voitaisiin käyttää myös sähkömagneettisten pulssien muokkaamiseen törmäämällä niitä toisiinsa. Tutkijat ovat osoittaneet tällaista sähkömagneettisten aaltojen kuvanveistoa mikroaaltojärjestelmässä ja pyrkivät nyt saavuttamaan tämän korkeammilla taajuuksilla käyttämällä laitteita, kuten nopeita grafeenitransistoreja aikarajapintojen sijasta.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• ChartPrime. Nosta kaupankäyntipeliäsi ChartPrimen avulla. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/light-waves-made-to-collide-as-if-they-were-massive-objects/