Jenis kristal baru yang membuat benda-benda menarik menjadi cahaya telah diciptakan: ScienceAlert

Para ilmuwan masih bergulat dengan seluk beluk material eksotis yang dikenal sebagai kristal waktu. Struktur yang selalu ramai. Sekarang keragaman baru dapat membantu memperdalam pemahaman kita tentang keadaan materi yang membingungkan.

Sama seperti kristal biasa yang merupakan atom dan molekul yang berulang di suatu area ruang, kristal waktu adalah kumpulan partikel yang terjalin dalam pola selama periode waktu dengan cara yang pada awalnya tampak menentang sains.

Berteori pada tahun 2012 sebelum pertama kali diamati di laboratorium hanya empat tahun kemudian, para peneliti sibuk memperbaiki struktur untuk mengeksplorasi dasar fisika partikel yang lebih dalam dan mengungkap aplikasi potensial.

Dalam studi terbaru ini, kristal waktu “fotonik” jenis baru telah dibuat. Beroperasi pada frekuensi gelombang mikro, ia mampu memodulasi dan memperkuat gelombang elektromagnetik, menjanjikan aplikasi masa depan dalam sistem komunikasi nirkabel, pengembangan laser, dan sirkuit elektronik.

Dalam kristal waktu fotonik, foton disusun dalam pola yang berulang dari waktu ke waktu. Dia berkata Penulis utama Xuchen Wang, seorang insinyur nano dari Institut Teknologi Karlsruhe di Jerman.

“Ini berarti foton dalam kristal bersifat simultan dan koheren, yang dapat menyebabkan interferensi konstruktif dan amplifikasi cahaya.”

Selain itu, tim peneliti menemukan bahwa gelombang elektromagnetik yang berjalan di sepanjang permukaan dapat diperkuat seperti halnya gelombang dari lingkungan sekitar.

Pusat penelitian ini adalah pendekatan dua dimensi berdasarkan lembaran bahan sintetis ultra tipis yang dikenal sebagai permukaan. Sebelumnya, penelitian tentang kristal waktu fotonik dilakukan dengan material 3D masif: membuat dan mempelajari material ini sangat sulit bagi para ilmuwan, tetapi beralih ke 2D berarti cara yang lebih cepat dan mudah untuk melakukan eksperimen—dan menemukan bagaimana kristal ini dapat diterapkan secara nyata. -pengaturan dunia.

Meskipun mereka lebih sederhana daripada struktur 3D penuh, mereka berbagi beberapa sifat penting dengan kristal waktu fotonik dan dapat mensimulasikan perilaku mereka — termasuk cara mereka berinteraksi dengan cahaya. Ini adalah pertama kalinya kristal waktu foton ditunjukkan untuk memperkuat cahaya dengan cara tertentu dan sedemikian luas.

“Kami menemukan bahwa pengurangan dimensi dari struktur 3D ke 2D membuat penerapannya jauh lebih mudah, sehingga memungkinkan untuk mencapai kristal waktu fotonik dalam praktiknya,” katanya. Dia berkata Wang.

Sementara aplikasi dunia nyata masih jauh, pendekatan menggunakan permukaan meta 2D sebagai metode untuk memproduksi dan memeriksa kristal waktu foton akan membuat jenis penelitian ini jauh lebih bermakna di masa depan.

Penemuan amplifikasi gelombang elektromagnetik di sepanjang permukaan, misalnya, pada akhirnya dapat membantu meningkatkan sirkuit terintegrasi yang ditemukan di mana-mana mulai dari telepon hingga mobil: komunikasi dalam sirkuit semacam itu cenderung lebih cepat dan lancar.

Lalu ada koneksi nirkabel yang dapat mengalami penurunan sinyal dari jarak jauh (itulah sebabnya Anda mungkin tidak bisa mendapatkan Wi-Fi di bagian atas rumah Anda). Melapisi permukaan dengan kristal waktu fotonik 2D menjanjikan perbaikan situasi ini.

“Ketika gelombang permukaan merambat, ia mengalami kerugian fisik, dan kekuatan sinyalnya berkurang,” Dia berkata Fisikawan Viktor Asdashi dari Universitas Aalto di Finlandia.

“Dengan integrasi kristal waktu optik dua dimensi ke dalam sistem, gelombang permukaan dapat diperkuat, meningkatkan efisiensi komunikasi.”

Riset dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuan.