О чём поведали учёным топологические свойства материалов

О чём поведали учёным топологические свойства материалов

Инженерам NIMS удалось изготовить топологические LC-схемы, представленные ячеистыми структурами, где электромагнитные волны распространяются без эффекта обратного рассеяния, независимо от сложности путей. Подобного рода схемы пригодны под использование в качестве высокочастотных электромагнитных волноводов. Конструкции таких волноводов позволяют минимизировать архитектуру и обеспечить высокую интеграцию в различные электронные устройства, например, в мобильные телефоны.

Значимая цель учёных – необычные материалы

Поиск материалов, наделённых топологическими свойствами, функции которых остаются неизменными даже после перемены формы образца, является значимой целью учёных. Топологические свойства впервые обнаружены в электронных системах, а совсем недавно появилось понятие топологических свойств для света и микроволн.

Однако для реализации подобных свойств света и микроволн обычно нужны гиромагнитные материалы и воздействие внешнего магнитного поля. Чтобы соответствовать существующим электронным и фотонным технологиям, важно достичь взаимосвязанных свойств на основе обычных материалов и простых структур.

Исследовательская группа NIMS успешно продемонстрировала топологические свойства света и микроволн внутри сотовой решетки, собранной из диэлектрических цилиндров кремния. Учёные обнаружили, что электромагнитные волны приобретают искомые свойства, когда металлические полосы образуют сотовую структуру, а ширина полос внутри и снаружи шестиугольника различна.

Исследовательская группа также провела измерения электрических полей на поверхностях полосовых линий шестиугольника и успешно наблюдала детальную структуру топологических электромагнитных мод. Отмечены вихри электромагнитной энергии, поляризованные в определенном направлении, образующиеся в процессе распространения волны.

О чём поведали результаты сделанных исследований?

Проведённое исследование наглядно демонстрирует, насколько топологическое распространение электромагнитных волн может быть индуцировано с использованием обычных материалов в простой структуре. Топологическое распространение электромагнитных волн не подвержено эффекту обратного рассеяния даже когда пути транспорта резко изменяются.

Исходя из таких свойств, становится возможным создание конструкций компактных электромагнитных цепей. Другими словами – грядёт миниатюризация и высокая интеграция электронных устройств. Кроме того, направление обнаруженных вихрей и сложность структуры завихрения, связанные с топологическими электромагнитными модами, могут быть использованы в качестве носителей информации при передаче данных высокой плотности.

Все эти функции могут способствовать развитию передового информационного общества, представленного так называемым «Интернетом вещей» (Internet of Things) и автономными транспортными средствами. Перспективы фантастические и заманчивые, заставляющие учёных работать не покладая рук.


При помощи информации: NIMS