Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanomaterials

Siyentipiko Maghanap ng Bagong Topological simetrya sa Metamaterials

Published on December 21, 2010 at 1:23 AM

Möbius simetrya, ang topological kababalaghan na magbubunga ng kalahating-baluktot na strip na may dalawang ibabaw ngunit lamang ng isang bahagi, ay isang source ng pagkabighani dahil nito pagtuklas sa 1858 sa pamamagitan ng Aleman dalubbilang Agosto Möbius.

Bilang artist MC Escher kaya vividly ipinapakita sa kanyang "parada ng ants," ito ay posible na bagtasin ang "loob" at "labas" ibabaw ng isang strip ng Möbius walang tumatawid sa ibabaw ng isang gilid. Para sa taon, siyentipiko ay naghahanap para sa isang halimbawa ng Möbius simetrya sa natural na mga materyales nang walang anumang tagumpay. Ngayon ng isang koponan ng mga siyentipiko ay natuklasan sa Möbius simetrya sa metamaterials - mga materyales engineered mula sa mga artipisyal na "atoms" at ang "molecule" sa electromagnetic mga katangian na lumabas dahil sa kanilang istraktura kaysa sa kanilang chemical komposisyon.

Berkeley Lab researcher natuklasan Möbius simetrya sa metamolecular trimers na ginawa mula sa mga riles at dielectrics.

Xiang Zhang, isang siyentipiko sa ang US Kagawaran ng Enerhiya ng Lawrence Berkeley Pambansang Laboratory (Berkeley Lab) at isang propesor sa ang University of California (UC) Berkeley, humantong ang isang pag-aaral kung saan electromagnetic Möbius simetrya ay matagumpay ipinakilala sa composite metamolecular system na ginawa mula sa riles at dielectrics. Ang pagtuklas na ito ay bubukas ang pinto sa paghanap at exploiting ng mga phenomena nobelang sa metamaterials.

"Pagtuklas namin sinusunod ng isang bagong topological simetrya sa electromagnetic metamaterial system na ay pareho sa istraktura simetrya ng isang Möbius alisan ng, sa bilang ng mga twists na kontrolado ng mga mag-sign pagbabago sa electromagnetic pagkabit sa pagitan ng ang meta-atoms," Zhang sabi. "Karagdagang namin ipinapakita na ang mga metamaterials sa iba't-ibang mga palatandaan pagkabit eksibisyon ng mga frequency ng taginting na nakasalalay sa ang bilang ngunit hindi ang mga lokasyon ng twists. Ito Kinukumpirma ang topological katangian ng mahusay na proporsyon."

Paggawa gamit ang metal matunog na meta-atoms na isinaayos bilang kaisa split-ring resonators, Zhang at mga miyembro ng kanyang mga pananaliksik group binuo tatlong ng mga meta-atoms sa trimers. Sa pamamagitan ng maingat na disenyo ng electromagnetic couplings sa pagitan ng mga manghahalal meta-atoms, ang mga trimers ipinapakita Möbius C3 simetrya - ibig sabihin Möbius paikot simetrya sa pamamagitan ng mga tatlong rotations ng 120 degrees. Ang resulta ng Möbius twists mula sa isang pagbabago sa ang mga palatandaan ng ng electromagnetic pagkabit ng mga constants sa pagitan ng mga manghahalal meta-atoms.

"Ang topological Möbius simetrya na nakita namin sa aming mga meta-Molekyul trimers ay isang bagong mahusay na proporsyon na hindi matatagpuan sa natural na nagaganap materyales o molecule." Zhang sabi. "Dahil ang pagkabit constants ng metamolecules sino ang iba-iba mula sa positibo sa negatibong nang walang anumang mga hadlang, ang bilang ng mga twists sa Möbius namin kitang ipakilala ay walang limitasyong. Nangangahulugan ito na ang topological istraktura na may kaya ngayon ay limitado sa matematika na imahinasyon ay maaari na ngayong nabatid gamit metamolecules ng iba't-ibang disenyo. "

Detalye sa pagtuklas na ito nai-publish sa journal Pisikal Sulat Suriin, sa isang papel na may pamagat na "Optical Möbius simetrya sa Metamaterials." Co-aawtorisado ang papel sa Zhang ay Chih-Wei Chang, Ming Liu, Sunghyun Nam, Shuang Zhang, Yongmin Liu at Guy Bartal.

Xiang Zhang ay isang punong-guro imbestigador sa Berkeley Lab Materyales Sciences Division at ang Ernest S. Kuh pinagkalooban Chaired Propesor sa UC Berkeley, kung saan siya ay namamahala ng Center para sa aakma at Integrated NanoManufacturing (SINAM), isang National Science Foundation Nano-scale Science at Engineering Center .

Sa science, mahusay na proporsyon ay tinukoy bilang tampok ng isang sistema o ari-arian na mapangalagaan kapag ang sistema undergoes ng isang pagbabago. Ito ay isa sa mga pinaka-pangunahing at mahalagang konsepto sa agham, underpinning tulad pisikal na phenomena bilang ng mga batas sa konserbasyon at pagpili ng mga patakaran na namamahala ang paglipat ng isang sistema mula sa isang estado sa ibang. Dictates din ng mahusay na proporsyon ng mga reaksyon ng kemikal at mga drive ng isang bilang ng mga mahalagang siyentipikong gamit, kabilang ang crystallography at spectroscopy.

Habang ang ilang mga symmetries, tulad ng spatial geometries, ay madaling sinusunod, ang iba, tulad ng optical symmetries, ay maaaring nakatago. Isang malakas mausisa na tool para sa uncovering nakatagong symmetries ay isang pangkalahatang palatandaan na kilala bilang "degeneracy." Halimbawa, ang antas ng enerhiya degeneracy ng isang atom sa isang kristal ay sang-ayon sa mahusay na proporsyon kristal. A tatlong-katawan na sistema, tulad ng isang trimer, maaaring lalo na epektibo para sa pag-aaral ng ugnayan sa pagitan ng degeneracy at mahusay na proporsyon dahil, bagaman ito ay isang relatibong simpleng sistema, ito ay nagpapakita ng rich spectrum ng phenomena.

Last Update: 19. October 2011 11:14

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit