Drukowanie metamateriałów chiralnych 3D za pomocą kobaltowego chromu

"Metasurface składa się z siatki metalowych półtoralitycznych (jedno i pół tonu) helikalnych cząstek" - wyjaśniają naukowcy. "Każda cząstka zawiera sześć prostokątnych prętów ułożonych szeregowo jedna nad drugą, tworząc spiralę. Proponowany metasurface wykazuje dwuzakresową transmisję asymetryczną, której towarzyszy efekt całkowitej konwersji polaryzacji w odpowiedzi na poszczególne rozkłady prądów indukowanych w prętach cząstek przez falę padającą. Jeśli chodzi o fale spolaryzowane kołowo, metasurface demonstruje silny dichroizm kołowy. "

Dioda optyczna - kontynuują badacze - to urządzenie transmitujące światło w jednym kierunku i blokujące je w odwrotnym kierunku. Wśród różnych typów diod optycznych, dobrze znanym przykładem tej nie-wzajemnej odpowiedzi jest "efekt magnetooptyczny (Faraday) związany ze kołowo spolaryzowanym światłem propagowanym w materiałach gyrotropowych." CD3D .

" Polaryzujące pole magnetyczne przerywa symetrię odwrócenia czasu, która prowadzi do braku wzajemnej odpowiedzi mediów "- twierdzą naukowcy. "Mechanizmowi temu towarzyszy efekt kołowego dichroizmu związanego z różnicową absorpcją lewoskrętnych i praworęcznych kołowo spolaryzowanych fal. Jednakże reakcja bez rdzenia nie jest ograniczona wyłącznie do użycia pola magnetycznego. Rzeczywiście, diody optyczne można skonstruować, wykorzystując przestrzenno-czasowe modulacje współczynników załamania lub niektóre efekty nieliniowe, dla których naruszone jest twierdzenie o wzajemności. "

Alternatywnie, dodają, asymetryczna transmisja może być realizowana w chiralnym sztucznym struktury lub metamateriały, nawet jeśli są całkowicie wzajemne. Istnieją jednak ograniczenia dotyczące chiralnych metamateriałów opartych na planarnych technologiach 2D. Pierwsze ograniczenie jest związane z ich właściwościami elektromagnetycznymi, biorąc pod uwagę, że kompletna transmisja asymetryczna jest cechą rezonansową silnie zależną od dyssypacji. Drugim ograniczeniem jest to, że komercyjne szklane laminaty epoksydowe nie mogą zapewnić mechanicznego wsparcia metalowych wzorów w ekstremalnie wysokich temperaturach, co ogranicza ich obszar zastosowań.

Naukowcy omawiają projekt trójwymiarowej chiralnej metastruktury za pomocą drukowania 3D z metalicznego stop, mianowicie kobaltowo-chromowy. Ponieważ stop ma wysoką temperaturę topnienia, może on zapobiec zniszczeniu struktury metastur w ekstremalnym środowisku pracy. To jestunikalna zaleta metastrofii opartej na stopie w porównaniu z chiralnymi elementami wzorowanymi na szklanych laminatach epoksydowych. Badacze zademonstrowali dwuzakresową asymetryczną charakterystykę transmisji, a także silny dichroizm kołowego pasma szerokopasmowego w proponowanej metodzie powierzchni, zarówno teoretycznie, jak i eksperymentalnie.

"Uważamy, że całkowitą konwersję polaryzacji można osiągnąć przez rozwiązanie geometryczne problem optymalizacji dla wymaganego pasma częstotliwości ", podsumowują naukowcy. "W ten sposób nasza praca toruje drogę do znalezienia przemysłowego komponentu o wysokiej temperaturze na konwersję polaryzacji, oddzielając kanały komunikacyjne, wykorzystując cechy linearnej asymetrycznej transmisji i silnego kołowego dichroizmu na mikrofale, jak również na wyższych częstotliwościach." / p>

Autorami publikacji są Shengzhe Wu, Su Xu, Tatiana L. Zinenko, Vladimir V. Yachin, Sergey L. Prosvirnin i Vladimir R. Tuz.