Topologisia LC-piirejä valo- ja mikroaalloille

02.01.2019

NIMS-topologinen-LC-piiri-300-t.jpgJapanin National Institute for Materials Sciencesin (NIMS) tutkijat ovat onnistuneet tuottamaan topologisia LC-piirejä. Ne ovat järjestetty kennorakenteeseen, jossa sähkömagneettiset aallot voivat edetä ilman takaisinsirontaa silloinkin, kun reitit kääntyvät jyrkästi.

Tällaiset piirirakenteet voivat olla sopivia käytettäviksi suurten taajuuksien sähkömagneettisina aaltoputkina, jotka mahdollistaisivat miniaturisoinnin ja tehokkaan integroinnin erilaisiin elektroniikkalaitteisiin, kuten matkapuhelimiin.

Topologisien ominaisuuksien toimintaan ei vaikuta, vaikka näytteen muotoja muutettaisiin. Nämä ominaisuudet havaittiin ensin elektronijärjestelmissä, ja viime aikoina käsitettä on lavennettu valolle ja mikroaalloille.

Topologisten ominaisuuksien toteuttaminen valossa ja mikroaalloissa vaatii kuitenkin erikoismateriaaleja ja ulkoista magneettikenttää tai monimutkaisia rakenteita. Olemassa olevien elektroniikka- ja fotoniikkateknologioiden yhteensovittamiseksi on tärkeää saavuttaa topologisia ominaisuuksia tavanomaisiin materiaaleihin ja yksinkertaisiin rakenteisiin.

Vuonna 2015 tämä tutkimusryhmä osoitti valon ja mikroaaltojen topologisia ominaisuuksia dielektristen sylinterien hunajakennossa, kuten piissä. Tällä kertaa tutkijatiimi paljasti teoreettisesti, että mikroliuskoissa ja tasomaisessa piirissä sähkömagneettiset aallot saavuttavat topologisia ominaisuuksia, kun metalliliuskat muodostavat hunajakennon ja kuusikulmion sisäiset ja keskinäiset nauhat ovat erilaisia.

Tutkijatiimi myös valmisti mikroliuskoja sekä mittaili sähkökenttiä ja havaitsi topologisten sähkömagneettisten tilojen yksityiskohtaisen rakenteen, jossa aallon etenemisen aikana syntyy tietyssä suunnassa polarisoituneen sähkömagneettisen energian vortekseja. Lisäksi vorteksin suuntaa ja topologisiin sähkömagneettisiin tiloihin liittyvää vortiksiteettiä voidaan käyttää datan kantajina.

Tutkimus osoitti, että sähkömagneettisten aaltojen topologinen eteneminen voidaan indusoida käyttämällä tavanomaisia materiaaleja yksinkertaisessa rakenteessa. Topologinen sähkömagneettisten aaltojen eteneminen on immuuni takaisinsironnalle silloinkin, kun reitit kääntyvät jyrkästi.

Tällaiset pienet sähkömagneettisten piirien mallit mahdollistavat elektroniikkalaitteiden pienentämisen ja vahvan integroinnin.

Esitetty avoin tasorakenne jättää paljon tilaa muille elementeille, jotka ovat hyödyllisiä tulevaisuuden tietojenkäsittelyssä, kuten sähköiset/mekaaniset resonaattorit, suprajohtavat Josephson-liitokset ja SQUIDit.

Aiheesta aiemmin:

Uusi materiaali tietotekniikan puolijohdeteollisuudelle

Topologista magnetoresistanssia

22.03.2019Laveampaa kvantti-informaation vaihtoa
21.03.2019RF-fotoneja ja kvanttihyppyjä
20.03.2019Säädettävää ja äänennopeaa lämmönjohdetta
19.03.2019Molekyylielektroniikan toimintoja kvantti-interferenssillä
18.03.2019Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi
15.03.2019Moiré-kuviot tuottavat superhiloja
14.03.2019Kvanttivaloa ja kvanttipisteitä
13.03.2019Kävisikö pii sittenkin akkuanodiksi
12.03.2019DNA-tietotekniikka tehostuu
11.03.2019Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa

Siirry arkistoon »