EO

Rechtuit fotonen, almaar rechtuit!

19 oktober 2021 om 15:49 uur

Er is een op topologie gebaseerde methode ontwikkeld die microgolffotonen dwingt om één richting op te bewegen, ondanks ongekende niveaus van wanorde en obstakels op hun weg. Deze ontdekking maakt de weg vrij voor een nieuwe generatie hoogfrequente circuits en extreem robuuste, compacte communicatieapparatuur.


Topologische isolatoren zijn materialen waarvan de structuur fotonen en elektronen dwingt om alleen langs de materiaalgrens en slechts in één richting te bewegen. Deze deeltjes ervaren heel weinig weerstand en reizen vrijelijk langs obstakels zoals onzuiverheden, fabricagefouten, een verandering van de baan van het signaal binnen een circuit of objecten die opzettelijk in het pad van de deeltjes zijn geplaatst. Dat komt omdat deze deeltjes, in plaats van te worden gereflecteerd door het obstakel, eromheen gaan "als rivierwater dat langs een rots stroomt", zegt Romain Fleury, hoofd van EPFL's Laboratory of Wave Engineering, binnen de School of Engineering.

 

Tot nu toe was de uitzonderlijke veerkracht van deze deeltjes tegen obstakels alleen van toepassing op beperkte verstoringen in het materiaal, wat betekent dat deze eigenschap niet op grote schaal kon worden benut in op fotonica gebaseerde toepassingen. Dat zou echter snel kunnen veranderen dankzij het onderzoek dat Fleury samen met zijn promovendus Zhe Zhang en Pierre Delplace van het ENS Lyon Physics Laboratory uitvoert.

 

Hun studie, die in het tijdschrift Nature verschijnt, introduceert een topologische isolator waarin de transmissie van microgolffotonen ongekende niveaus van wanorde kan overleven.

 

"We waren in staat om een ​​zeldzame topologische fase te creëren die kan worden gekarakteriseerd als een abnormale topologische isolator. Deze fase komt voort uit de wiskundige eigenschappen van unitaire groepen en geeft het materiaal unieke - en onverwachte - transmissie-eigenschappen", zegt Zhang.

 

De ontdekking is veelbelovend voor nieuwe ontwikkelingen in wetenschap en technologie. "Als ingenieurs hyperfrequentiecircuits ontwerpen, moeten ze heel voorzichtig zijn om ervoor te zorgen dat golven niet worden gereflecteerd, maar eerder langs een bepaald pad en door een reeks componenten worden geleid. Dat is het eerste wat ik mijn studenten elektrotechniek leer", zegt Fleury. "Deze intrinsieke beperking, bekend als impedantie-aanpassing, beperkt ons vermogen om golfsignalen te manipuleren. Met onze ontdekking kunnen we echter een heel andere benadering kiezen, door topologie te gebruiken om circuits en apparaten te bouwen zonder ons zorgen te hoeven maken over impedantieaanpassing - een factor die momenteel de reikwijdte van moderne technologie beperkt."

 

Het lab van Fleury werkt nu aan concrete toepassingen voor hun nieuwe topologische isolator. "Dit soort topologische circuits kunnen zeer nuttig zijn voor het ontwikkelen van communicatiesystemen van de volgende generatie", zegt hij. "Dergelijke systemen vereisen circuits die zeer betrouwbaar en gemakkelijk herconfigureerbaar zijn." Zijn onderzoeksgroep bekijkt ook hoe de ontdekking kan worden gebruikt voor de ontwikkeling van nieuwe soorten fotonische processors en kwantumcomputers.

 

Gerelateerd nieuws

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Vanwege de nieuwe coronamaatregelen was het nog even spannend, maar het Engineering Event Safety kon gewoon veilig doorgaan. Op 17 november verzamelden een kleine 200 machinebouwers, engineers, ontwerpers en…

Mikrocentrum bundelt krachten van vier evenementen in 3D Production Days

Mikrocentrum bundelt krachten van vier evenementen in 3D Production Days

Bedrijven die de digitalisering oppakken, versterken daarmee hun concurrentiepositie. Om maakbedrijven hierbij te helpen, houdt Mikrocentrum op 8 en 9 december de eerste editie van 3D Production Days op de Brainport…

Recyclebare elektronica, geprint op ... papier!

Recyclebare elektronica, geprint op ... papier!

Een team van ingenieurs heeft een mix van op koolstof gebaseerde inkten bedacht waarmee ze elektronische circuits op papier kunnen printen, waardoor deze volledig recyclebaar zijn. De apparaten schijnen krachtig en…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Xelity 10TX is dé IP67 switch voor professionele netwerken

Murrelektronik heeft een IP67 Managed switch met 10 poorten aan het assortiment toegevoegd. Deze bespaart ruimte in de...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 november 2021

The Battery Show

A conference and trade fair focused on keeping up with developments in the advanced battery and...

1 december 2021, Den Bosch

Food Technology

Hoe ziet het voedselsysteem van de toekomst eruit? Welke rol speelt technologie hierin?

3 december 2021, online

Seminar on the recycing of permanent magnets

This seminar presents a technical and market overview of magnet recycling in the EU, with current R&I...

Meer agendapunten »