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Posted in | Nanomaterials

वैज्ञानिकों Metamaterials में नई Topological समरूपता का पता लगाएं

Published on December 21, 2010 at 1:23 AM

Möbius समरूपता, topological घटना है कि पैदावार दो सतहों के साथ एक आधा मुड़ पट्टी, लेकिन केवल एक ही पक्ष, 1858 में जर्मन गणितज्ञ अगस्त Möbius द्वारा अपनी खोज के बाद से आकर्षण का एक स्रोत रहा है.

कलाकार के रूप में एम सी Escher तो ताजा अपने प्रदर्शन में यह "चींटियों की परेड," संभव है एक किनारे के पार के बिना पार "अंदर" और एक Möbius पट्टी के "बाहर" सतहों. सालों के लिए, वैज्ञानिकों को किसी भी सफलता के बिना किया गया है प्राकृतिक सामग्री में Möbius समरूपता का एक उदाहरण के लिए खोज. अब वैज्ञानिकों के एक दल कृत्रिम "परमाणुओं" और विद्युत चुम्बकीय गुण है कि उनकी रासायनिक संरचना के बजाय उनके संरचना से उठता के साथ "अणु" से इंजीनियर सामग्री - मॉबियस metamaterials में समरूपता की खोज की है.

बर्कले लैब के शोधकर्ता metamolecular धातुओं dielectrics और से बना trimers में Möbius समरूपता की खोज की है.

जियांग झांग, ऊर्जा लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला के अमेरिकी विभाग (बर्कले लैब) और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के बर्कले (यूसी) में एक प्रोफेसर के साथ एक वैज्ञानिक, एक अध्ययन में जो विद्युत चुम्बकीय Möbius समरूपता सफलतापूर्वक समग्र metamolecular सिस्टम में पेश किया गया था धातु से बना का नेतृत्व किया dielectrics और. इस खोज के दरवाजे के लिए खोज और शोषण metamaterials के उपन्यास में घटना को खोलता है.

", हम प्रयोगात्मक विद्युत metamaterial प्रणाली में एक नया topological समरूपता है कि एक Möbius पट्टी के संरचनात्मक समरूपता के बराबर है मनाया मेटा - परमाणुओं के बीच विद्युत युग्मन में साइन इन परिवर्तनों के द्वारा नियंत्रित twists की संख्या के साथ" झांग कहते हैं. "हम आगे दिखा दिया है कि अलग युग्मन संकेत के साथ metamaterials प्रतिध्वनि आवृत्तियों कि लेकिन twists के स्थानों संख्या पर निर्भर एक्ज़िबिट यह समरूपता के topological प्रकृति की पुष्टि."

धातु गुंजयमान मिलकर विभाजन अंगूठी resonators, जांग और अपने शोध समूह के सदस्य के रूप में कॉन्फ़िगर मेटा - परमाणुओं के साथ कार्य करना trimers में इन मेटा परमाणुओं के तीन इकट्ठे. 120 डिग्री के तीन rotations के माध्यम से अर्थ Möbius चक्रीय समरूपता - विद्युत चुम्बकीय couplings के घटक - मेटा परमाणुओं के बीच सावधान डिजाइन के माध्यम से, इन trimers Möbius C3 समरूपता प्रदर्शित. घटक - मेटा परमाणुओं के बीच विद्युत युग्मन स्थिरांकों का संकेत में एक परिवर्तन से Möbius twists के परिणामस्वरूप.

"हम हमारे मेटा अणु trimers में पाया topological Möbius समरूपता एक नया समरूपता स्वाभाविक रूप से सामग्री या अणुओं घटनेवाला में नहीं मिला है." झांग कहते हैं. "चूंकि metamolecules के युग्मन स्थिरांक मनमाने ढंग से किसी भी बाधाओं के बिना नकारात्मक करने के लिए सकारात्मक से अलग किया जा सकता है, हम Möbius twists की संख्या लागू कर सकते हैं असीमित हैं इसका मतलब यह है कि topological संरचनाओं कि इस तरह तक गणितीय कल्पना को सीमित किया गया है है अब metamolecules का उपयोग कर एहसास किया जा सकता है. अलग अलग डिजाइनों के ".

शारीरिक समीक्षा पत्र पत्रिका में इस खोज पर विवरण प्रकाशित किया गया है, एक कागज शीर्षक में "ऑप्टिकल Metamaterials में Möbius समरूपता है." सह झांग कागज के साथ संलेखन Chih-वी चांग मिंग लियू, Sunghyun, वियतनाम, Shuang झांग, Yongmin लियू और लड़के Bartal थे.

जियांग झांग बर्कले लैब है सामग्री प्रभाग विज्ञान और अर्नेस्ट एस Kuh के साथ एक प्रमुख अन्वेषक है UC बर्कले, जहां वह स्केलेबल और एकीकृत (SINAM) nanomanufacturing, एक राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन नैनो पैमाने पर विज्ञान और इंजीनियरिंग सेंटर के लिए केंद्र को निर्देश प्रोफेसर अध्यक्षता संपन्न .

विज्ञान में समरूपता एक प्रणाली की सुविधा या संपत्ति है कि संरक्षित है जब प्रणाली एक बदलाव आए के रूप में परिभाषित किया गया है. यह एक विज्ञान के क्षेत्र में सबसे मौलिक और महत्वपूर्ण अवधारणाओं के संरक्षण कानून और चयन नियम है कि एक राज्य से दूसरे करने के लिए एक प्रणाली के संक्रमण को नियंत्रित के रूप में भौतिक घटना underpinning. समरूपता भी रासायनिक प्रतिक्रियाओं और महत्वपूर्ण वैज्ञानिक उपकरणों की एक संख्या ड्राइव, क्रि और स्पेक्ट्रोस्कोपी सहित लगती हैं.

जबकि स्थानिक geometries के रूप में कुछ समानताएं, आसानी से मनाया जाता है, जैसे दूसरों को, ऑप्टिकल समानताएं छिपा हो सकता है. छिपा समानताएं uncovering के लिए एक शक्तिशाली खोजी उपकरण एक सामान्य घटना के रूप में जाना जाता है "अपकर्ष." उदाहरण के लिए, एक क्रिस्टल में परमाणु ऊर्जा का स्तर अपकर्ष क्रिस्टल समरूपता के साथ सहसंबद्ध है. एक व्यवस्था के लिए तीन शरीर, एक trimer की तरह, अपकर्ष और समरूपता के बीच सहसंबंध का अध्ययन करने के लिए विशेष रूप से प्रभावी हो सकता है क्योंकि, हालांकि यह एक अपेक्षाकृत सरल प्रणाली है, यह घटना के एक अमीर स्पेक्ट्रम से पता चलता है सकते हैं.

"एक तीन शरीर प्रणाली के अद्वितीय गुण छिपा संभव समानताएं की प्रयोगात्मक जांच कर" Chih-वी चांग, ​​जांग समूह और फिजिकल रिव्यू लेटर्स में कागज के प्रमुख लेखक में एक पूर्व के बाद डॉक्टर कहते हैं कहते हैं. "Metamaterials के असाधारण इंजीनियरिंग लचीलापन द्वारा Intrigued, हम कुछ गैर तुच्छ उनके नीचावस्था गुणों का अध्ययन करके इन metamolecules के नीचे छिपा समानताएं की जांच का फैसला किया"

लेखकों छिपा समरूपता के लिए एक प्रकाश चमक और ऑप्टिकल अनुनादों निगरानी के द्वारा अपने metamaterials परीक्षण किया. परिणामस्वरूप गूंजनेवाला आवृत्तियों का पता चला है कि अपकर्ष रखा है जब भी meta परमाणुओं फ्लिप संकेत के बीच युग्मन स्थिरांक.

चांग कहते हैं, "क्योंकि अपकर्ष और समरूपता हमेशा सहसंबद्ध होते हैं, वहाँ कुछ समरूपता मनाया अपकर्ष के नीचे छिपा होना चाहिए.

शोधकर्ताओं ने दिखा दिया कि जबकि trimer सिस्टम वर्दी नकारात्मक (या सकारात्मक) युग्मन संकेत के साथ एक समबाहु त्रिभुज के रूप में प्रतीक हो सकता है, couplings के मिश्रित संकेत के साथ trimer सिस्टम केवल topological C3 समरूपता के साथ एक Möbius पट्टी के रूप में प्रतीक हो सकता है. इसके अलावा, अन्य metamolecular छह मेटा परमाणुओं से बना प्रणालियों में, लेखकों तीन Möbius twists के लिए प्रदर्शन.

चांग, ​​अब ताइपे में नेशनल ताइवान विश्वविद्यालय में एक संकाय सदस्य कहते हैं, "जब प्राकृतिक प्रणालियों से कृत्रिम मेटा - परमाणुओं और metamolecules जा रहा है, हम हमारे पारंपरिक धारणाएं दूर से परे घटना को मुठभेड़ की उम्मीद नई समानताएं हम metamaterials में मिल बढ़ाया जा सकता कर सकते हैं. Josephson जंक्शनों के रूप में कृत्रिम प्रणालियों, कि क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स और क्वांटम प्रकाशिकी में उपन्यास घटना के लिए नए रास्ते खोल के अन्य प्रकार के लिए. "

स्रोत: http://www.lbl.gov/

Last Update: 8. October 2011 15:05

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