फोटोनिक टाइम क्रिस्टल माइक्रोवेव को बढ़ाता है - फिजिक्स वर्ल्ड

फ़िनलैंड, जर्मनी और अमेरिका में शोधकर्ताओं की एक टीम ने लैब में फोटोनिक टाइम क्रिस्टल बनाने की एक बड़ी बाधा को दूर कर लिया है। सर्गेई त्रेताकोव आल्टो विश्वविद्यालय में और सहयोगियों ने दिखाया है कि कैसे इन विदेशी सामग्रियों के अलग-अलग गुणों को 2 डी की तुलना में 3 डी में कहीं अधिक आसानी से महसूस किया जा सकता है।

पहले नोबेल पुरस्कार विजेता द्वारा प्रस्तावित फ्रैंक विलजेक 2012 में, टाइम क्रिस्टल कृत्रिम सामग्रियों का एक अनूठा और विविध परिवार है। आप उनके बारे में और भौतिकी के लिए उनके व्यापक प्रभावों के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं इसका भौतिकी की दुनिया लेख फिलिप बॉल द्वारा - लेकिन संक्षेप में, उनके पास ऐसे गुण होते हैं जो समय-समय पर बदलते रहते हैं। यह पारंपरिक क्रिस्टल के विपरीत है, जिनके गुण अंतरिक्ष में समय-समय पर बदलते रहते हैं।

फोटोनिक टाइम क्रिस्टल (PhTCs) में, अलग-अलग गुण इस बात से संबंधित होते हैं कि सामग्री विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ कैसे संपर्क करती है। ट्रेटीकोव बताते हैं, "इन सामग्रियों की अनूठी विशेषता फोटोनिक समय क्रिस्टल के भीतर तरंग ऊर्जा के गैर-संरक्षण के कारण आने वाली तरंगों को बढ़ाने की उनकी क्षमता है।"

मोमेंटम बैंडगैप्स

यह संपत्ति PhTCs में "मोमेंटम बैंडगैप्स" का परिणाम है, जिसमें संवेग की विशिष्ट सीमाओं के भीतर फोटॉनों को प्रचार करने से मना किया जाता है। PhTCs के अपने अद्वितीय गुणों के कारण, इन बैंडगैप के भीतर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के आयाम समय के साथ तेजी से बढ़ते हैं। इसके विपरीत, अनुरूप आवृत्ति बैंडगैप जो नियमित, स्थानिक फोटोनिक क्रिस्टल PhTCs में बनते हैं, समय के साथ तरंगों को क्षीण करने का कारण बनते हैं।

PhTCs अब सैद्धांतिक अध्ययन का एक लोकप्रिय विषय है। अब तक, गणनाएं बताती हैं कि इस समय के क्रिस्टल में गुणों का एक अनूठा समूह होता है। इनमें विदेशी टोपोलॉजिकल संरचनाएं शामिल हैं, और मुक्त इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं से विकिरण को बढ़ाने की क्षमता है।

वास्तविक प्रयोगों में, हालांकि, 3डी पीएचटीसी के फोटोनिक गुणों को उनकी मात्रा में संशोधित करना बहुत मुश्किल साबित हुआ है। चुनौतियों में अत्यधिक जटिल पंपिंग नेटवर्क का निर्माण शामिल है - जो स्वयं सामग्री के माध्यम से फैलने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ परजीवी हस्तक्षेप पैदा करते हैं।

घटी हुई आयामीता

अपने अध्ययन में, त्रेताकोव की टीम ने इस समस्या का एक सरल समाधान खोजा। "हमने 3डी से 2डी तक फोटोनिक समय क्रिस्टल की आयाम को कम कर दिया है, क्योंकि 2डी संरचनाओं की तुलना में 3डी संरचनाओं का निर्माण करना बहुत आसान है," वे बताते हैं।

टीम के दृष्टिकोण की सफलता की कुंजी मेटासर्फ्स के अद्वितीय भौतिकी के भीतर निहित है, जो उप-तरंगदैर्ध्य आकार की संरचनाओं के 2डी सरणियों से बनी सामग्री हैं। अत्यधिक विशिष्ट और उपयोगी तरीकों से आने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुणों में हेरफेर करने के लिए इन संरचनाओं को आकार, आकार और व्यवस्था में सिलवाया जा सकता है।

अपने नए माइक्रोवेव मेटासुरफेस डिज़ाइन को बनाने के बाद, टीम ने दिखाया कि इसकी गति बैंडगैप ने माइक्रोवेव को तेजी से बढ़ाया।

इन प्रयोगों ने स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि समय-भिन्न मेटासर्फ्स एक प्रमुख अतिरिक्त लाभ के साथ 3डी पीएचटीसी के प्रमुख भौतिक गुणों को संरक्षित कर सकते हैं। त्रेताकोव बताते हैं, "फोटोनिक टाइम क्रिस्टल का हमारा 2डी संस्करण मुक्त-अंतरिक्ष तरंगों और सतह तरंगों दोनों के लिए प्रवर्धन प्रदान कर सकता है, जबकि उनके 3डी समकक्ष सतह तरंगों को नहीं बढ़ा सकते हैं।"

तकनीकी अनुप्रयोग

3डी टाइम क्रिस्टल पर अपने कई फायदों के साथ, शोधकर्ता अपने डिजाइन के लिए संभावित तकनीकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत किरण की परिकल्पना करते हैं।

ट्रीटीकोव कहते हैं, "भविष्य में, हमारे 2डी फोटोनिक टाइम क्रिस्टल को माइक्रोवेव और मिलीमीटर वेव फ्रीक्वेंसी पर रीकंफिगर करने योग्य बुद्धिमान सतहों में एकीकृत किया जा सकता है, जैसे कि आगामी 6जी बैंड में।" "यह वायरलेस संचार दक्षता बढ़ा सकता है।"

जबकि उनकी मेटामेट्री विशेष रूप से माइक्रोवेव में हेरफेर करने के लिए डिज़ाइन की गई है, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि उनके मेटासुरफेस में और समायोजन इसके उपयोग को दृश्य प्रकाश तक बढ़ा सकते हैं। यह नई उन्नत ऑप्टिकल सामग्री के विकास का मार्ग प्रशस्त करेगा।

भविष्य में और आगे देखते हुए, त्रेताकोव और उनके सहयोगियों का सुझाव है कि 2D PhTC और भी अधिक गूढ़ "स्पेस-टाइम क्रिस्टल" बनाने के लिए एक सुविधाजनक मंच प्रदान कर सकता है। ये काल्पनिक सामग्रियां हैं जो समय और स्थान में एक साथ दोहराए जाने वाले पैटर्न प्रदर्शित करती हैं।

में अनुसंधान वर्णित है विज्ञान अग्रिम.

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 डेटा इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• मिंटिंग द फ्यूचर डब्ल्यू एड्रिएन एशले। यहां पहुंचें।
• PREIPO® के साथ PRE-IPO कंपनियों में शेयर खरीदें और बेचें। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://physicsworld.com/a/photonic-time-crystal-amplifies-microwaves/