मेकानिकल तरंगहरू नियन्त्रण गर्न नयाँ मेटामेटरियल

अहिलेसम्म ज्ञात मेटामेटेरियलहरूमा, नकारात्मक अपवर्तनको घटना सममित हुन्छ, अर्थात् यसले तरंगहरूको घटनाको सकारात्मक र नकारात्मक कोणहरू बीचको भिन्नता गर्दैन। नानोसाइन्सेस इन्स्टिच्युट (Cnr-Nano) को Alessandro Pitanti र Simone Zanotto को नेतृत्वमा वैज्ञानिकहरूको समूहले GHz दायरामा फ्रिक्वेन्सीहरूसँग मेकानिकली रूपमा तनावपूर्ण एक अभिनव मेटामेटरियल सिर्जना गरेर यो सममिति तोड्न सम्भव भएको पत्ता लगाएको छ।

नेचर कम्युनिकेसन्समा प्रकाशित यो अध्ययनले उच्च आवृत्ति मेकानिकल तरंगहरू हेरफेर गर्ने क्षमतामा अग्रिम प्रतिनिधित्व गर्दछ, र GHz nanomechanics मा आधारित आधुनिक प्रविधिहरूको विकासलाई समर्थन गर्न सक्छ।

मेटामेटरियलहरू

मेटामेटेरियलहरू कृत्रिम संरचना भएका सामग्रीहरू हुन्, विशेष आकारका सूक्ष्म-तत्वहरू मिलेर बनेका हुन्छन्, जस्तै सामान्य सामग्रीहरूमा अवस्थित नभएका नयाँ गुणहरू प्रदान गर्न। विशेष गरी मेटामेटेरियलहरू विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू र ध्वनिक तरंगहरू नियन्त्रण र हेरफेर गर्न रोचक छन्। Cnr-Nano अनुसन्धानकर्ताहरूले Istituto officina dei materiali (Cnr-Iom) र पल ड्रुड इन्स्टिच्युटका सहकर्मीहरूसँग मिलेर एउटा नयाँ मेटामेटरियल इन्जिनियर गरेका छन् जसले पहिले कहिल्यै नदेखेको तरंग अपवर्तन घटनाबाट गुज्रिएको छ, जसको नाम "नकारात्मक असममित अपवर्तन"।

मेटामेटरियल र विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू

जब तिनीहरू विशेष रूपमा संरचित मेटामेटेरियलहरूमा प्रवेश गर्छन्, विद्युत चुम्बकीय, ध्वनिक र मेकानिकल तरंगहरू नकारात्मक अपवर्तन भनिने विशेष 'विचलन'बाट गुजर्छन्। अहिलेसम्म ज्ञात मेटामेटेरियलहरू सममित छन्, अर्थात् तिनीहरूले घटनाको सकारात्मक र नकारात्मक कोणहरू बीच भेद गर्दैनन्। शोधकर्ताहरूले ईन्जिनियर गरिएको नयाँ सामग्रीमा, यो सममिति टुटेको छ, जसरी सिमोन जानोटोले बताउँछन्: "जब कुनै तरंगले मेटामेटरियललाई तिरछा रूपमा प्रहार गर्छ, यो त्यस भित्र जारी रहन्छ, जहाँबाट यो आइपुगेको थियो। यो नकारात्मक अपवर्तन हो। हामीले विकास गरेको मेटामेटरियलले अझ बढी विदेशी व्यवहार देखाउँछ: यो कुन पक्षबाट आएको आधारमा विभिन्न तरिकामा लहरलाई विचलित गर्न सक्षम छ। तरंगहरू नकारात्मक रूपमा अपवर्तित हुन्छन् जब तिनीहरू एक तर्फबाट आउँछन् र सामान्यतया जब तिनीहरू अर्कोबाट आउँछन्।"

असममित नकारात्मक अपवर्तन

अन्वेषकहरूले ग्यालियम आर्सेनाइडको तहमा कुँदिएको एल-आकारको सूक्ष्म गुफाहरूको उत्तराधिकारबाट बनेको सामग्रीको बरु साधारण संरचनाको शोषण गरेर असममित नकारात्मक अपवर्तन प्राप्त गरे।

मेटामेटरियल सिर्जना गर्न, Cnr-Nano र Scuola Normale को Nest प्रयोगशालाहरूमा Cnr-Iom मा जियोर्जियो बियासियोल द्वारा उत्पादित सामग्रीबाट सुरु गरी उन्नत नानोफेब्रिकेशन प्रविधिहरू प्रयोग गरियो। त्यसपछि नमूनालाई पाउलो सान्तोस (पल ड्रुड इन्स्टिच्युट) को अनुसन्धान समूह द्वारा मेकानिकल तरंगहरूद्वारा परीक्षण गरिएको थियो जसले ठोस-राज्य प्रणालीहरूको उच्च-फ्रिक्वेन्सी मेकानिकल मापनमा विश्वव्यापी रूपमा मान्यता प्राप्त गरेको छ। Alessandro Pitanti द्वारा संचालित सीमित तत्व सिमुलेशन को लागी धन्यवाद परिणाम र अपवर्तन को असममित व्यवहार को व्याख्या गर्न सम्भव थियो।

उच्च आवृत्तिहरू

GHz को अर्डरको छालहरूसँग उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूमा सञ्चालन गर्ने छनौट थप नवीनता हो, साथै एक महत्वपूर्ण प्राविधिक चुनौती हो। "यो एउटा दायरा हो जुन अझै थोरै अन्वेषण गरिएको छ, तर 4G र 5G टेक्नोलोजीहरू साथै उदीयमान क्वान्टम सञ्चार प्रणालीहरूका लागि पूर्ण चासो र सान्दर्भिकताको छ" Zanotto बताउँछन्। "इन्फ्रारेड किरणहरूका लागि थर्मोमेकानिकल सेन्सरहरूको कार्यान्वयनको लागि उच्च-फ्रिक्वेन्सी मेकानिकल रेजोनेटरहरूको प्रयोग पनि भविष्यको लागि पूर्वानुमानयोग्य छ"।

"परिणाम मेकानिकल तरंगहरूको पूर्ण नियन्त्रणको दिशामा एक महत्त्वपूर्ण कदम हो, किनकि यसले हामीलाई छुट्याउन अनुमति दिन्छ, उदाहरणका लागि, दायाँबाट आउने लहरहरूबाट बायाँबाट आउने तरंगहरू" फ्रिक्वेन्सी मेकानिक्स", सिमोन जानोट्टो जारी राख्छन्, "सिद्धान्तमा, मेटामेटरियलको साधारण 'रिस्केलिंग' संग यसले अनुप्रयोग फेला पार्न सक्छ, उदाहरणका लागि, भवनहरू जोगाउन भूकम्पीय तरंगहरूको विचलनमा पनि"। "अर्को क्षितिज क्वान्टम उत्सर्जक/सेन्सरहरू समावेश गर्नु हो - यस स्तरमा, हाम्रा प्रणालीहरूले क्वान्टम कम्प्युटिङ र सञ्चारका लागि भविष्यका प्लेटफर्महरूमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्न सक्छन्।

मस्यौदा BlogInnovazione.it

​