Kehitetyt metapinnat heijastavat aaltoja epätavallisiin suuntiin
Arkielämästä löytyy useita esimerkkejä heijastuvien aaltojen manipuloinnista, kuten peilit, joista näemme kuvajaisemme, tai ääniaaltoja heijastavat pinnat, joilla parannetaan tilojen akustiikkaa. Kun aalto törmää heijastavaan pintaan tietyssä tulokulmassa ja energia kimpoaa takaisin, heijastuskulma on sama kuin tulokulma. Tämä klassinen heijastuslaki pätee kaikkiin yhdenmukaisiin pintoihin. Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uusia metapintoja heijastuvien aaltojen manipulointia varten, jolloin kyseistä lakia rikkoen saadaan aikaan haluttu pintaheijaste.
Metapinnat ovat keinotekoisia rakenteita, jotka koostuvat aallonpituutta pienemmässä mittakaavassa jaksottaisesti järjestyneistä meta-atomeista. Meta-atomit koostuvat tavanomaisista materiaaleista, mutta jos ne asetetaan jaksoittaisesti, pintaan voidaan saada aikaan epätavallisia ominaisuuksia, joita ei voida saavuttaa luonnollisilla materiaaleilla. Science Advances -lehdessä 15.2.2019 julkaistussa artikkelissaan tutkijat käyttävät yhtenäisiä sähkövirralla muokattavia metapintoja heijastuvien aaltojen suunnan määrittämiseen.
”Nykyiset aaltojen heijastumisen säätelyyn tarjolla olevat ratkaisut joko eivät ole tehokkaita tai niiden soveltaminen on vaikeaa”, sanoo Aallon tutkijatohtori Ana Díaz-Rubio. ”Me ratkaisimme molemmat ongelmat. Me onnistuimme kehittämään erittäin tehokkaita metapintoja, minkä lisäksi malliamme voi muokata eri toimintoihin sopivaksi. Nämä metapinnat tarjoavat monipuolisen perustan heijastumisen säätelemiselle.”
”Tämä on kiistämättä jännittävä saavutus. Olemme onnistuneet suunnittelemaan soveltuvan välineen ja testaamme sitä ääniaaltojen hallitsemiseen. Tämän lisäksi ideaamme voi soveltaa sähkömagneettisiin kenttiin”, Ana selittää.
Työtä on rahoittanut Suomen Akatemia. Artikkeli julkaistiin lehden verkkojulkaisussa 15.2.2019.
Lue lisää uutisia
Aalto-yliopisto jälleen Suomen ykkönen QS:n yliopistovertailussa
Maailman yliopistoista Aalto oli sijalla 114.
AALTOLAB-virtuaalilaboratoriot palkittiin Kemianteollisuuden turvallisuuspalkinnolla
Kemianteollisuus ry on myöntänyt vuoden 2025 Turvallisuuspalkinnon Aalto-yliopiston Kemian tekniikan korkeakoululle, korkeatasoisen ja vaikuttavan turvallisuusosaamisen kehitystyöstä kemian alalla.
Uusia akatemiatutkijoita ja akatemiahankkeita
Suomen Akatemian akatemiatutkijan ja -hankerahoituksen sai yhteensä 44 aaltolaista tutkijaa – onnittelut kaikille!