Fizikai sukuria elektromagnetinių bangų diodą

Elektroninis diodas yra įtaisas, leidžiantis srovei judėti viena kryptimi, bet ne kita. Dėl to jie yra patogūs daiktai. Tiesą sakant, toks patogus, kad jums būtų sunku rasti elektroninį įrenginį, kuriame jo nėra. Neperdedame sakyti, kad jie tapo vienu iš pagrindinių šiuolaikinio pasaulio elementų.

Fizikai jau kurį laiką žinojo, kad galima pagaminti į diodus panašius prietaisus elektromagnetinėms bangoms. Elektromagnetinių bangų sklidimo matematika rodo, kad tam tikros medžiagos turi leisti poliarizuotoms bangoms sklisti viena kryptimi, bet ne kita kryptimi, kai jos yra maudomos magnetiniame lauke. Inžinieriai gali lengvai sukurti tokį įrenginį, tačiau jo poveikį fizikai vadina linijiniu, o tai reiškia, kad išleidžiamos šviesos kiekis yra proporcingas jūsų įdėtam laikikliui.

Elektroninis diodas veikia ne taip. Jo elgesys yra netiesinis, o tai reiškia, kad nedidelis įvesties pakeitimas gali sukelti didžiulius išvesties pokyčius. Pavyzdžiui, dėl nedidelio elektroninės srovės pasikeitimo išėjimo srovė gali sumažėti iki nulio. Dėl šio labai netiesinio elgesio elektroniniai diodai yra tokie naudingi.

Taigi nenuostabu, kad fizikai ieškojo būdų, kaip kažką panašaus padaryti su elektromagnetinėmis bangomis. Pavyzdžiui, jie žino, kad ličio jodato kristalai elgiasi taip, išskyrus tai, kad poveikis yra nedidelis. Prieš išrandant lazerį, fizikai manė, kad šviesos intensyvumas, reikalingas efektui pamatyti, gali egzistuoti tik žvaigždžių viduje.

Šiandien Ilja Šadrivovas iš Australijos nacionalinio universiteto Kanberoje ir bičiuliai sako, kad dėl netiesinės medžiagų magijos, sukurtų manipuliuoti per ją sklindančios šviesos elgseną, įmanoma padaryti daug geriau.

Metamedžiagos kuriamos naudojant pasikartojančias elektroninių komponentų matricas, tokias kaip įvairių formų rezistoriai ir kondensatoriai, kurie kartu sąveikauja su elektromagnetinėmis bangomis. Šie komponentai yra kaip molekulės arba metamolekulės – iš jų gaminamos metamedžiagos.

Shadrivovas ir bendradarbiai teigia, kad galima sukurti į diodą panašų elgesį naudojant metamolekulę, pagamintą iš dviejų laidų, atskirtų dielektriniu lakštu ir pasuktų vienas kito atžvilgiu.

Mikrobangų krosnelė, einanti per laidus, sukuria sroves, kurios linkusios sąveikauti. Tam tikrais dažniais šios srovės vėl sustiprėja arba išnyksta. Pridėjus netiesinį diodą prie vieno iš laidų, metamolekulės poveikis taip pat tampa netiesinis.

Rezultatas yra įtaisas, kuris veikia kaip tam tikro dažnio dešinės poliarizuotos šviesos diodas, tačiau yra visiškai skaidrus kairiarankei poliarizuotai šviesai. Leistinas perdavimo kryptis priklauso nuo mikrobangų dažnio. Ir prietaiso chiralumą galima pakeisti keičiant santykinį laidų kampą.

Nubraižykite šį elgesį ir iškart pamatysite atsako kreivės sudėtingumą. Perdavimo kreivės sako, kad Shadrivov ir bendradarbiai turi didelį panašumą su elektroninio diodo I-V atsaku.

Tai yra stiprus poveikis, skirtingai nuo ličio jodato poveikio. Perdavimas viena kryptimi nuo kito gali skirtis 18 dB, tai yra 65 kartus. Ir iš viso naujas efektas 12 dydžių viršija tą, kuris yra ličio jodate, sako Shadrivovas ir draugai. Neblogai!

Tačiau šis įrenginys gali būti dar reikšmingesnis. Perdavimo kreivė rodo histerezės efektą. Tai reiškia, kad faktinis perduodamos šviesos intensyvumas tam pačiam įėjimui priklauso nuo skirtingų verčių, atsižvelgiant į įrenginio istoriją.

Jei tai skamba pažįstamai, tai todėl, kad labai panašus elgsenos tipas pasireiškia memristoriuose .

Memristoriai kartu su rezistoriais, kondensatoriais ir induktoriais, yra vienas iš pagrindinių elektroninių grandinių elementų. Manoma, kad jų egzistavimas yra visiškai teorinis, kol vos prieš kelerius metus HP laboratorijos inžinieriai Palo Alte su jais susidūrė.

Didelis jų pažadas yra tai, kad jie gali būti naudojami informacijai apdoroti ir saugoti, nes tam tikra įvestis gali turėti daugiau nei vieną išvestį.

Viena viltis yra ta, kad memristoriai padarys elektronines logines grandines paprastesnes ir todėl pigesnes. Ambicingesnė mintis yra ta, kad memristoriai įgalins visiškai naujas informacijos apdorojimo grandines, kurios labiau imituoja smegenų veiklą. Mes vis dar laukiame, kol pamatysime. Tačiau bandančių netrūksta.

Idėja, kad panašaus tipo įrenginiai galėtų veikti elektromagnetinėmis bangomis, jei taip pasitvirtintų, gali sukelti panašų aukso karštligę. Stebėkite šią erdvę!

Nuoroda: arxiv.org/abs/1010.5830 : Elektroninio diodo elektromagnetinės bangos analogas

paslėpti