Luglio 19, 2024

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È stato creato un nuovo tipo di cristallo che fa illuminare cose interessanti: ScienceAlert

È stato creato un nuovo tipo di cristallo che fa illuminare cose interessanti: ScienceAlert

Gli scienziati sono ancora alle prese con i dettagli di materiali esotici noti come cristalli del tempo. Strutture sempre animate. Ora la nuova diversità può aiutare ad approfondire la nostra comprensione dello sconcertante stato della materia.

Proprio come i normali cristalli sono atomi e molecole che si ripetono su un’area dello spazio, i cristalli temporali sono raccolte di particelle che si intrecciano in schemi per un periodo di tempo in modi che a prima vista sembrano sfidare la scienza.

Teorizzato nel 2012 prima che fosse osservato per la prima volta in laboratorio solo quattro anni dopo, i ricercatori sono stati impegnati a riparare le strutture per esplorare le basi più profonde della fisica delle particelle e scoprire potenziali applicazioni.

In questo ultimo studio è stato creato un nuovo tipo di cristallo temporale “fotonico”. Funzionando alle frequenze delle microonde, è in grado di modulare e amplificare le onde elettromagnetiche, promettendo future applicazioni nei sistemi di comunicazione wireless, nello sviluppo di laser e nei circuiti elettronici.

In un cristallo temporale fotonico, i fotoni sono disposti secondo uno schema che si ripete nel tempo. Lui dice L’autore principale Xuchen Wang, un nanoingegnere del Karlsruhe Institute of Technology in Germania.

“Ciò significa che i fotoni nel cristallo sono simultanei e coerenti, il che può portare a un’interferenza costruttiva e all’amplificazione della luce”.

Inoltre, il team di ricerca ha scoperto che le onde elettromagnetiche che viaggiano lungo le superfici possono essere amplificate così come le onde provenienti dall’ambiente circostante.

Al centro della ricerca c’è un approccio bidimensionale basato su fogli ultrasottili di materiale sintetico noti come superfici. In precedenza, la ricerca sui cristalli temporali fotonici veniva condotta con massicci materiali 3D: realizzare e studiare questi materiali è molto difficile per gli scienziati, ma passare al 2D significa un modo più rapido e semplice per condurre esperimenti e scoprire come questi cristalli possono essere applicati in realtà -ambientazioni del mondo.

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Sebbene siano più semplici delle strutture 3D complete, condividono alcune proprietà importanti con i cristalli temporali fotonici e possono simulare il loro comportamento, incluso il modo in cui interagiscono con la luce. È la prima volta che è stato dimostrato che i cristalli del tempo di fotoni amplificano la luce in questo modo particolare e in misura così ampia.

Immagine concettuale di una metasuperficie amplificata dalla luce. (Van et al., La scienza avanza2023)

“Abbiamo scoperto che la riduzione delle dimensioni da una struttura 3D a una 2D ha reso l’implementazione notevolmente più semplice, rendendo possibile la realizzazione pratica di cristalli temporali fotonici”, ha affermato. Lui dice Wang.

Mentre le applicazioni del mondo reale sono ancora lontane, l’approccio dell’utilizzo di metasuperfici 2D come metodo per produrre ed esaminare cristalli temporali di fotoni renderà questo tipo di ricerca molto più significativo in futuro.

La scoperta dell’amplificazione delle onde elettromagnetiche lungo le superfici, ad esempio, potrebbe eventualmente contribuire a migliorare i circuiti integrati che si trovano ovunque, dai telefoni alle automobili: è probabile che la comunicazione all’interno di tali circuiti sia più veloce e fluida.

Poi ci sono connessioni wireless che possono risentire della diminuzione del segnale a distanza (motivo per cui potresti non essere in grado di ottenere il Wi-Fi nella parte superiore della tua casa). Il rivestimento di superfici con cristalli temporali fotonici 2D promette di migliorare questa situazione.

“Quando un’onda di superficie si propaga, subisce perdite fisiche e la potenza del segnale diminuisce”, Lui dice Il fisico Viktor Asdashi della Aalto University in Finlandia.

“Con l’integrazione di cristalli temporali ottici bidimensionali nel sistema, l’onda superficiale può essere amplificata, migliorando l’efficienza della comunicazione”.

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Ricerca pubblicata in La scienza avanza.