Säteilemätön sähkömagneettinen lähde07.02.2022
Säteilemättömien dynaamisten sähkömagneettisten lähteiden olemassaolo on pitkään ihmetyttänyt fyysikoita. Teoriassa niiden ei pitäisi siirtää eikä siten menettää energiaa säteilyn muodossa, mutta niiden oletetaan kuitenkin keskittävän kaiken energian paikalliselle lähikenttävyöhykkeelle. Atomin klassisina analogeina pidetyillä järjestelmillä voidaan luoda keinotekoisia materiaaleja, esimerkiksi metamateriaaleja, joilla on ainutlaatuiset sähkömagneettiset ominaisuudet. Tästä syystä tutkijat ovat ottaneet käyttöön termin "meta-atomit" kuvaamaan ilmiötä. Meta-atomit voivat perustua anapoli-ilmiöön, toisin sanoen tuhoavaan interferenssiin eri lähdekonfiguraatioiden sähkövirtojen emittoimien aaltojen välillä. Haasteena on tuottaa tällaiset konfiguraatiot halutulla spektrialueella. Vaikka meta-atomeja ja anapoleja tutkitaan tyypillisesti nanofotoniikan ja valon sironnan yhteydessä, tämä tutkimusryhmä päätti tutkia anapolijärjestelmien sähkömagneettisten aaltojen emissiota ja otti ensimmäisenä käyttöön meta-atomin, joka ei vapauta energiaa tietyllä mikroaaltoalueen taajuuksilla.
Tutkimus keskittyy kahteen ei-säteilylähteeseen, jotka perustuvat anapolivaikutukseen. ”Työssämme tutkimme järjestelmää (meta-atomia), joka koostuu sylinterimäisestä dielektrisestä resonaattorista ja lähdeantennista. Optimoimalla tiettyjä parametreja teimme järjestelmän mitat paljon pienemmiksi kuin toiminnan aallonpituus ja osoitimme täydellisen säteilyn vaimenemisen meta-atomin merkittävällä sähkömagneettisen energian pitoisuudella tietyllä taajuudella. Erityyppisten viritysantennien käyttö antoi meille mahdollisuuden osoittaa, että meta-atomeja voidaan toteuttaa sekä sähköisille että magneettisille lähteille”, kommentoi ITMO:n fysiikan ja tekniikan korkeakoulun professori Polina Kapitonova. Tutkijat huomauttavat, että rakenteilla voi olla erilaisia sovelluksia riippuen ensisijaisen lähteen kentistä (sähköinen tai magneettinen). Kompakteja ei-säteilylähteitä voidaan käyttää laajalti erittäin tehokkaiden langattomien tehonsiirtojärjestelmien, langattomien laturien, erittäin tarkkojen RF-anturien, sirujen ja tunnisteiden sekä lääketieteellisten teknologioiden luomiseen. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
”Kollegani ja minä oletimme, että anapoli-ilmiötä voidaan käyttää tuottamaan meta-atomi, joka ei emittoisi energiaa kaukokenttään, vaan keskittäisi kaiken sähkömagneettisen energian lähikenttään. Tietyt lähdekomponentin konfiguraatiot mahdollistavat sen, että lähteen eri komponenttien emittoimat aallot kompensoivat toisiaan kaukokentässä ja vähentävät siten kokonaissäteilyä", sanoo artikkelin toinen kirjoittaja ja tohtoriopiskelija Esmaeel Zanganeh, ITMO:n fysiikan ja tekniikan korkeakoulusta.