Et kunstigt materiale, der har negativ brydning og ingen refleksion

Weyl fononiske krystal og topologisk beskyttede SAW'er. en, Et billede af den eksperimentelle prøve. b, Skematisk ovenfra af den trelagsbaserede prøve. XZ1, YZ1, XZ2 og YZ2 mærker de fire sideflader. c, Enhedscellens geometri, med a =h =3b =29,4 mm. d – f, Set forfra på de tre overflader XZ1, YZ1, og XZ2, henholdsvis. På hver overflade, den røde stjerne angiver placeringen af en punktlignende lydkilde til eksperimentelt at generere envejs kirale SAW'er, og de farvede segmenter i indsatserne angiver overfladeafslutningens fine strukturer. g, Bulkbandsdispersioner simuleret langs højsymmetriretninger. De farvede linjer repræsenterer de laveste tre bånd. h, Den første bulk Brillouin -zone i Weyl fononiske krystal og tilhørende projekterede overflade Brillouin -zoner. De farvede kugler i g og h mærker Weyl med forskellige topologiske ladninger. i – k, Simulerede SAW -dispersioner (grønne linjer) ved kz =0,5π/h for de tre sideflader XZ1, YZ1 og XZ2, henholdsvis, er meget enig i vores målinger (lyse farver i farveskalaen, som repræsenterer Fourier -transformationen af det målte trykfelt). l – n, De tilsvarende EFC'er i Brillouin -zoner med udvidet overflade, simuleret og målt ved Weyl -frekvensen på 5,75 kHz. De grå områder viser de projicerede bulkbånd, de blå kugler mærker de projicerede Weyl -punkter K og K ′, og de grønne pile angiver retningerne for SAW -gruppens hastigheder. Kredit: Natur (2018). DOI:10.1038/s41586-018-0367-9

Et team af forskere med medlemmer fra Wuhan University og University of Texas har skabt et kunstigt materiale, der tilbyder både negativ brydning og ingen refleksion. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen beskriver deres materiale, hvordan den blev lavet, og mulige anvendelser til det. Baile Zhang med Nanyang Technological University tilbyder et nyheder og synspunkter om arbejdet udført af teamet i det samme journalnummer.

Som de fleste børn lærer i skolen, når lysstråler rammer en vandmasse, nogle er bøjet af vandet, mens andre afspejles. Baile bemærker, at i sådanne situationer hændelsen og brydte stråler ender op på modsatte sider af vandoverfladen - som optikere beskriver som normen. Han bemærker også, at det er det, der sker med stort set alle materialer i naturen. Men han bemærker også, at teorien antyder, at det burde være muligt at skabe materialer, der overtræder normen. I denne nye indsats, forskerne har skabt netop sådan et materiale.

Forskerne rapporterer, at de lavede det nye materiale ved først at studere egenskaberne ved et Weyl -halvmetal - et nyligt opdaget kvantemateriale, der har interessante topologiske egenskaber. For at anvende det, de lærte, på et ikke-metalmateriale, de skabte trelags plader af fononiske krystaller ved hjælp af epoxy og andre materialer (formet på en bestemt måde). De stablede derefter pladerne snoet mod uret med 2π/3 langs den lodrette akse. Ved at gøre sådan, de fandt ud af, at det resulterende materiale ikke kun udviste negativ brydning, men absorberede også alle de akustiske bølger rettet mod det, afspejler ingen.

Baile foreslår, at materialet kan danne grundlag for nye udviklinger på mange områder - hvis et lignende materiale kan skabes til at opføre sig på samme måde med optiske bølger, for eksempel, der kan føre til nye typer optiske systemer. Han bemærker, at et sådant materiale sandsynligvis også kan finde mange anvendelser i akustiske systemer, såsom forbedrede ultralydsenheder. Han bemærker endvidere, at refleksionsfrie materialer kan forbedre effektiviteten af mange nuværende enheder.

Sidste artikelStokastisitet - iboende udsving i materialer fortjener efterforskning

Næste artikelPartikelfysikere slår sig sammen med kunstig intelligens for at løse de sværeste videnskabelige problemer