Los científicos todavía están lidiando con los entresijos de materiales exóticos conocidos como cristales de tiempo. Estructuras que están siempre bulliciosas. Ahora, la nueva diversidad puede ayudar a profundizar nuestra comprensión del desconcertante estado de la materia.
Al igual que los cristales ordinarios son átomos y moléculas que se repiten en un área del espacio, los cristales de tiempo son colecciones de partículas que se entrelazan en patrones durante un período de tiempo en formas que al principio parecen desafiar a la ciencia.
Teorizado en 2012 antes de que se observara por primera vez en el laboratorio solo cuatro años después, los investigadores han estado ocupados reparando las estructuras para explorar fundamentos más profundos de la física de partículas y descubrir aplicaciones potenciales.
En este último estudio, se ha creado un nuevo tipo de cristal de tiempo «fotónico». Operando en frecuencias de microondas, es capaz de modular y amplificar ondas electromagnéticas, prometiendo futuras aplicaciones en sistemas de comunicación inalámbrica, desarrollo de láser y circuitos electrónicos.
En un cristal de tiempo fotónico, los fotones se organizan en un patrón que se repite con el tiempo. Él dice El autor principal Xuchen Wang, un nanoingeniero del Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Alemania.
«Esto significa que los fotones en el cristal son simultáneos y coherentes, lo que puede provocar una interferencia constructiva y una amplificación de la luz».
Además, el equipo de investigación descubrió que las ondas electromagnéticas que viajan a lo largo de las superficies pueden amplificarse, así como las ondas del entorno circundante.
En el centro de la investigación se encuentra un enfoque bidimensional basado en láminas ultrafinas de material sintético conocido como superficies. Anteriormente, la investigación sobre cristales de tiempo fotónicos se realizaba con materiales 3D masivos: fabricar y estudiar estos materiales es muy difícil para los científicos, pero cambiar a 2D significa una forma más rápida y sencilla de realizar experimentos y descubrir cómo se pueden aplicar estos cristales en la vida real. -Configuración mundial.
Aunque son más simples que las estructuras 3D completas, comparten algunas propiedades importantes con los cristales de tiempo fotónicos y pueden simular su comportamiento, incluida la forma en que interactúan con la luz. Es la primera vez que se ha demostrado que los cristales de tiempo de fotones amplifican la luz de esta manera particular y en una medida tan grande.
«Descubrimos que reducir las dimensiones de una estructura 3D a una 2D facilitó significativamente la implementación, lo que hizo posible lograr cristales de tiempo fotónicos en la práctica», dijo. Él dice Wang.
Si bien las aplicaciones del mundo real aún están lejos, el enfoque de usar metasuperficies 2D como método para producir y examinar cristales de tiempo de fotones hará que este tipo de investigación sea mucho más significativo en el futuro.
El descubrimiento de la amplificación de ondas electromagnéticas a lo largo de las superficies, por ejemplo, podría eventualmente ayudar a mejorar los circuitos integrados que se encuentran en todas partes, desde teléfonos hasta automóviles: es probable que la comunicación dentro de dichos circuitos sea más rápida y fluida.
Luego están las conexiones inalámbricas que pueden sufrir una disminución de la señal con la distancia (razón por la cual es posible que no pueda obtener Wi-Fi en la parte superior de su casa). Recubrir las superficies con cristales de tiempo fotónicos 2D promete mejorar esta situación.
«Cuando una onda de superficie se propaga, sufre pérdidas físicas y la intensidad de la señal disminuye». Él dice El físico Viktor Asdashi de la Universidad Aalto de Finlandia.
«Con la integración de cristales de tiempo ópticos bidimensionales en el sistema, la onda superficial se puede amplificar, mejorando la eficiencia de la comunicación».
Investigación publicada en Avances de la ciencia.
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