ɫɫ

Uutiset

Weylin metamateriaalien kaareva geometria mahdollistaa elektroniset innovaatiot

Julkaistu:
Keinotekoinen kvanttimateriaali käyttää yleistä suhteellisuusteoriaa muun muassa elektronisissa näkymättömyyslaitteissa.
a) Weylin semimetallien ominaisuuksia voi kontrolloida paikallisella materiaaliparametrien manipulaatiolla. b) Varauksenkuljettajien tuntemaa paikallista geometriaa voidaan säätä sopivalla materiaalin ominaisuuksien muokkauksella. Kuva: Teemu Ojanen.

Uudessa tutkimuksessaan Aalto-yliopiston tutkijat Alex Westström ja Teemu Ojanen mallintavat varauksenkuljettajien manipuloitua liikettä Weylin metamateriaaleissa. Siten he voivat luoda keinotekoisen kaarevan geometrian materiaalin sisään.

“Ehdottamamme materiaali, jossa varauksenkuljettajat liikkuvat kuten relativistiset hiukkaset kaarevassa avaruudessa, on pienoiskokoinen testilaboratorio kaarevan avaruuden kvanttifysiikalle ja kosmologian ilmiömaailmalle”, kiteyttää Alex Westström.  

Weylin semimetallit ovat aktiivisesti tutkittuja puolijohdemateriaaleja. Koska aineen varauksenkuljettajat käyttäytyvät valonnopeudella liikkuvien massattomien hiukkasten kaltaisesti, niiden liike muistuttaa Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian fysiikkaa. Weylin metamateriaaleissa varauksen kuljettajat liikkuvat kaarevassa avaruudessa ja imitoivat yleisen suhteellisuusteorian ilmiömaailmaa.

“Weylin metamateriaalit tarjoavat teoreettisen mahdollisuuden täysin uuden tyyppisiin elektroniikan sovelluksiin, kuten optiikasta tuttuihin fokusoiviin linsseihin”, kertoo Aalto-yliopiston dosentti Teemu Ojanen.

Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria kuvaa gravitaatiota aika-avaruuden kaarevana geometriana, joka määrää kappaleiden liikkeet planeetoista galakseihin. Weylin metamateriaalien teoria yhdistelee kiinteän olomuodon fysiikan, hiukkasfysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian ideoita.

Weylin metamateriaalien keinotekoinen kaareva geometria tarjoaa yllättäen myös aivan uuden näkökulman elektroniikan sovelluksiin. Varauksenkuljettajien liikettä voi ohjailla luomalla toivottu geometria materiaaliin.

“Optiikassa on vuosisatojen ajan tiedetty, että valo kulkee nopeinta reittiä. Jos väliaineilla luotu valon tuntema geometria on kaareva, valon säteet kulkevat käyräviivaista reittiä. Optisissa näkymättömyyslaitteissa säteet kiertävät kätketyn esineen. Vastaavan toiminnallisuuden toteuttaminen elektroniikan järjestelmissä voisi mullistaa koko tutkimusalan”, kuvailee Ojanen.  

Tutkimus ilmestyi -lehdessä 29.10.2017. Tutkimus on suoritettu Aalto-yliopiston Fysiikan laitoksella Theory of Quantum Matter -tutkimusryhmässä.

äپٴᲹ:

Teemu Ojanen
Dosentti
Aalto-yliopisto
teemu.ojanen@aalto.fi

  • äٱٳٲ:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Lähikuva monimutkaisesta kultaisen värisestä koneesta, jossa on erilaisia johtoja ja liittimiä.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Mitä kvantti tarkoittaa?

Kaksi Aallon kvanttitutkijaa valottaa kiehtovaa maailmaa, jossa mahdottomalta kuulostava on täysin tavallista.
Samu Taulu
Nimitykset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Samu Taulu kehittää uuden sukupolven aivomittauksia

Neurostimulaation ja neurokuvantamisen professori Samu Taulu rakentaa tarkempia menetelmiä aivojen ymmärtämiseen.
Voittajat lavalla vastaanottamassa EAA:n parhaan opiskelija-artikkelin palkinnon
Palkinnot ja tunnustukset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijatohtori Thomas Deppisch sai EAA:n nuorten tutkijoiden parhaan artikkelin ja esityksen palkinnon

Palkittu tutkimus osoittaa, kuinka puhetta voidaan tehdä selkeämmäksi meluisissa ympäristöissä säilyttäen samalla tilan tuntu.
Kiharatukkainen nainen puhuu mikrofoniin sisällä, seisten näytön vieressä.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Professori Hanna Maylett: “Ilman yhteistä aikaa ei synny yhteistä näkemystä”

Elokuvaohjauksen apulaisprofessori Hanna Maylettin mukaan ohjaajan ei tarvitse tietää kaikkia vastauksia, vaan hänen tehtävänsä on rakentaa prosessi, jossa niitä voidaan löytää yhdessä.