science >> Wetenschap >  >> Natuurkunde

Een kunstmatig materiaal met negatieve breking en geen reflectie

Het Weyl-fononische kristal en topologisch beschermde SAW's. een, Een afbeelding van het experimentele monster. B, Schematisch bovenaanzicht van het op drie lagen gebaseerde monster. XZ1, YZ1, XZ2 en YZ2 labelen de vier zijvlakken. C, Geometrie van de eenheidscel, met a = h = 3b = 29,4 mm. d–f, Vooraanzichten van de drie oppervlakken XZ1, YZ1, en XZ2, respectievelijk. Op elk oppervlak, de rode ster geeft de positie aan van een puntachtige geluidsbron voor het experimenteel genereren van chirale SAW's in één richting en de gekleurde segmenten in de inzetstukken geven de fijne structuren van de oppervlakte-afsluiting aan. G, Bulkbanddispersies gesimuleerd langs hoge symmetrierichtingen. De gekleurde lijnen vertegenwoordigen de laagste drie banden. H, De eerste bulk Brillouin-zone van het Weyl-fononische kristal en bijbehorende Brillouin-zones met geprojecteerd oppervlak. De gekleurde bollen in g en h label Weyl punten met verschillende topologische ladingen. ik-k, Gesimuleerde SAW-dispersies (groene lijnen) bij kz = 0.5π/h voor de drie zijvlakken XZ1, YZ1 en XZ2, respectievelijk, komt goed overeen met onze metingen (felle kleuren in de kleurenschaal, die de Fourier-transformatie van het gemeten drukveld vertegenwoordigt). l–n, De overeenkomstige EFC's in de Brillouin-zones met uitgebreid oppervlak, gesimuleerd en gemeten bij de Weyl-frequentie van 5,75 kHz. De grijze gebieden geven de geprojecteerde bulkbanden weer, de blauwe bollen labelen de geprojecteerde Weyl-punten K en K′, en de groene pijlen geven de richtingen van de SAW-groepssnelheden aan. Credit: Natuur (2018). DOI:10.1038/s41586-018-0367-9

Een team van onderzoekers met leden van de Wuhan University en de University of Texas heeft een kunstmatig materiaal gemaakt dat zowel negatieve breking als geen reflectie biedt. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de groep beschrijft hun materiaal, hoe het is gemaakt, en mogelijke toepassingen ervan. Baile Zhang van de Nanyang Technological University biedt een artikel in News &Views over het werk van het team in hetzelfde tijdschriftnummer.

Zoals de meeste kinderen op school leren, wanneer lichtstralen een waterlichaam raken, sommige zijn gebogen door het water, terwijl andere worden weerspiegeld. Baile merkt op dat in dergelijke situaties, de invallende en gebroken stralen komen terecht aan weerszijden van het wateroppervlak - wat opticiens als de norm beschrijven. Hij merkt ook op dat dit gebeurt met vrijwel alle materialen in de natuur. Maar hij merkt ook op dat de theorie suggereert dat het mogelijk moet zijn om materialen te maken die de norm overtreden. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben precies zo'n materiaal gemaakt.

De onderzoekers melden dat ze het nieuwe materiaal hebben gemaakt door eerst de eigenschappen van een Weyl-halfmetaal te bestuderen - een recent ontdekt kwantummateriaal met interessante topologische eigenschappen. Om wat ze geleerd hebben toe te passen op een niet-metalen materiaal, ze creëerden drielaagse platen van fononische kristallen met behulp van epoxy en andere materialen (op een specifieke manier gevormd). Vervolgens stapelden ze de platen 2π/3 gedraaid tegen de klok in langs de verticale as. Door dit te doen, ze ontdekten dat het resulterende materiaal niet alleen een negatieve breking vertoonde, maar absorbeerde ook alle akoestische golven die erop gericht waren, geen weerspiegeling.

Baile suggereert dat het materiaal de basis zou kunnen leggen voor nieuwe ontwikkelingen op veel gebieden - als een soortgelijk materiaal kan worden gemaakt om zich op dezelfde manier te gedragen met optische golven, bijvoorbeeld, dat zou kunnen leiden tot nieuwe soorten optische systemen. Hij merkt op dat een dergelijk materiaal waarschijnlijk ook veel toepassingen kan vinden in akoestische systemen, zoals verbeterde ultrasone apparaten. Hij merkt verder op dat reflectievrije materialen de efficiëntie van veel huidige apparaten kunnen verbeteren.

© 2018 Fys.org

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. The Differences in Fraternal & Paternal Twins
  2. Wat gebeurt er als mitose verkeerd gaat?
  3. Dit is waarom je duurzame tonijn ook onhoudbaar is
  4. Het verschil tussen craniologie en frenologie
  5. Studie vindt verband tussen ontbossing en visserijopbrengsten in de Amazone
  6. Hormonen die calcium en fosfaat reguleren Homeostase
  7. Ribosomen: definitie, functie en structuur (eukaryoten en prokaryoten)
  8. Wat zijn organellen in een prokaryotische cel?
  9. Wat is het verschil tussen een Centriole en een Centrosome?

Wetenschap