Nowy rodzaj kryształu czasoprzestrzennego zadziwia swoim działaniem
Naukowcy w ramach ostatnich badań nad tak zwanymi kryształami czasu uzyskali jego nowy rodzaj. Fotoniczny kryształ czasu jest w stanie oczyścić i wzmocnić fale elektromagnetyczne, co w przyszłości może znaleźć zastosowanie na przykład w systemach komunikacji bezprzewodowej czy rozwoju laserów.
Kryształy czasoprzestrzenne, czy po prostu kryształy czasu, to teoretyczne struktury powtarzalne w czasie i przestrzeni. Tak samo, jak zwykłe kryształy składają się z atomów i cząstek, które postarzają się w pewnej określonej przestrzeni, tak kryształy czasu to również zbiory cząstek, które tworzą regularne, powtarzające się struktury, tylko dodatkowo również w czasie.
Nowy kryształ czasu
Naukowcom udało się stworzyć nowy rodzaj kryształu czasu, fotoniczny kryształ. W związku z tym, że działa na częstotliwościach mikrofalowych, za jego pomocą można oczyścić i wzmocnić fale elektromagnetyczne. Jest to obiecujące zwłaszcza dla przyszłości systemów komunikacji bezprzewodowej, zastosowanie znajdzie również w obwodach elektronicznych, czy rozwoju laserów.
W fotonicznym krysztale czasu fotony układają się we wzór, który powtarza się w czasie. Oznacza to, że fotony w krysztale są zsynchronizowane i spójne, co może prowadzić do konstruktywnej interferencji i wzmocnienia światła.
Wpływ na technologię
Co więcej, podczas badań naukowcy odkryli, że fale elektromagnetyczne przemieszczające się wzdłuż powierzchni mogą być wzmacnianie tak samo jak fale z otaczającego środowiska. Odkrycie wzmocnienia fal elektromagnetycznych wzdłuż powierzchni może przyczynić się ulepszenia układów scalonych, które wykorzystywane są między innymi w telefonach czy samochodach. Poprawiłoby to komunikację w obwodach, która stałaby się szybsza i bardziej płynna.
Do eksperymentów użyto tak zwanych metapowierzchni, czyli ultracienkich arkuszy sztucznych materiałów stanowiących podstawę podejścia 2D. Jest łatwiejsze niż oparte na masowych materiałach podejście 3D, gdzie wytwarzanie i badanie tych materiałów jest niezwykle trudne. Przejście na 2D wiąże się z szybszym i łatwiejszym wykonywaniem eksperymentów oraz łatwiej ustalić sposób, w jaki te kryształy mogą być wykorzystane w realnym świecie. Naukowcom po raz pierwszy udało się wykazać, że fotoniczne kryształy czasu mogą wzmacniać światło w oryginalny sposób w znaczącym stopniu.
Odkryliśmy, że zmniejszenie wymiarowości ze struktury 3D do 2D znacznie ułatwiło implementację, co umożliwiło realizację fotonicznych kryształów czasu w rzeczywistości. Dzięki dwuwymiarowym fotonicznym kryształom czasu zintegrowanym z systemem można wzmocnić falę powierzchniową i zwiększyć wydajność komunikacji.
