Ei-vastavuoroista ja aikakiteistä metapintaa

Ei-vastavuoroiset metapinnat ovat nouseva luokka metapintoja, jotka eivät noudata Lorentzin vastavuoroisuuslausetta.

Ei-vastavuoroiset metapinnat voivat koodata optisia toimintoja aalloilla, jotka etenevät sekä eteen- että taaksepäin. Tämä ominaisuus voisi tehdä niistä erityisen lupaavia useiden teknologioiden kehittämisessä, mukaan lukien ei-vastavuoroiset antennit tai suojarakenteet.

Kiinan elektroniikkatieteen ja teknologian yliopiston ja Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijat kehittivät äskettäin uuden ei-vastavuoroisen ja magneettisen metapinnan, jota voitaisiin käyttää sellaisten laitteiden luomiseen, joilla on erilaisia ei-vastavuoroisia toimintoja.

Tutkittu metapinta luotiin käyttämällä sarjaa itsesäätyviä magneettisia meta-atomeja, jotka oli valmistettu lantaanilla (La) seostetusta bariumheksaferriitistä (BaFe12O19).

Kokeet osoittivat, että tuloksena olevat metapinnat voivat mahdollistaa laajan valikoiman toimintoja kuten käyttää niitä esimerkiksi sähkömagneettisen aallon isolointiin, kiertoon ja full-duplex-lähetykseen.

Aalto-yliopiston, Karlsruhen teknillisen instituutin (KIT) ja Stanfordin yliopiston tutkijoiden ryhmä on uudistanut aikakiteen rakentamista toteuttamalla sen kaksiulotteisena rakenteena.

Kyseessä onkin uudenlainen metapintaan perustuva fotonisten aikakiteiden toteutus.

"Fotonisessa aikakiteessä fotonit on järjestetty kuvioon, joka toistuu ajan suhteen. Tämä tarkoittaa, että kiteen fotonit ovat synkronoituja ja koherentteja, mikä voi johtaa rakentavaan interferenssiin ja valon vahvistumiseen", tohtoriopiskelija Xuchen Wang selittää.

Kaksiulotteisilla fotonisilla aikakiteillä on useita mahdollisia sovelluksia. Vahvistamalla sähkömagneettisia aaltoja ne voisivat tehdä langattomista lähettimistä ja vastaanottimista tehokkaampia. Wang huomauttaa, että pintojen pinnoittaminen 2D-fotonisilla aikakiteillä voi helpottaa myös signaalin vaimenemisen torjuntaa langattomassa tiedonsiirrossa. Fotoniset aikakiteet voisivat myös yksinkertaistaa lasersuunnittelua poistamalla bulkkipeilien tarpeen, joita tyypillisesti käytetään laseronteloissa.

Toinen sovellus syntyy havainnosta, jonka mukaan kaksiulotteiset fotoniset aikakiteet eivät vain vahvista sähkömagneettisia aaltoja, jotka osuvat niihin ympäröivästä tilasta, vaan myös pintoja pitkin kulkevia aaltoja. Pinta-aaltoja käytetään integroitujen piirien elektronisten komponenttien väliseen viestintään.

Aiheista aiemmin:

Monitoimiset metapintojen antennit

Aikakiteitä kvanttitietotekniikoiden avulla