Weyl fononisk kristall och topologiskt skyddade SAW. a, En bild av det experimentella provet. b, Schematisk toppvy av det treskiktsbaserade provet. XZ1, YZ1, XZ2 och YZ2 märker de fyra sidoytorna. c, Enhetscellens geometri, med a = h = 3b = 29,4 mm. d–f, Framifrån av de tre ytorna XZ1, YZ1, och XZ2, respektive. På varje yta, den röda stjärnan betecknar positionen för en punktliknande ljudkälla för att experimentellt generera envägs kirala SAWs och de färgade segmenten i insättningarna indikerar de fina strukturerna av ytavslutningen. g, Bulkbandsdispersioner simulerade längs högsymmetririktningar. De färgade linjerna representerar de tre lägsta banden. h, Den första bulk Brillouin-zonen av Weyl-fononkristallen och tillhörande projicerade Brillouin-zoner på ytan. De färgade sfärerna i g och h betecknar Weyl-punkter med olika topologiska laddningar. i–k, Simulerade SAW-dispersioner (gröna linjer) vid kz = 0,5π/h för de tre sidoytorna XZ1, YZ1 och XZ2, respektive, stämmer mycket väl överens med våra mått (ljusa färger i färgskalan, som representerar Fouriertransformationen av det uppmätta tryckfältet). l–n, Motsvarande EFCs i de utökade Brillouin-zonerna, simuleras och mäts vid Weyl-frekvensen på 5,75 kHz. De grå områdena visar de projicerade bulkbanden, de blå sfärerna betecknar de projicerade Weyl-punkterna K och K′, och de gröna pilarna indikerar riktningarna för SAW-gruppens hastigheter. Kreditera: Natur (2018). DOI:10.1038/s41586-018-0367-9
Ett team av forskare med medlemmar från Wuhan University och University of Texas har skapat ett konstgjort material som erbjuder både negativ brytning och ingen reflektion. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver sitt material, hur den gjordes, och möjliga användningsområden för det. Baile Zhang med Nanyang Technological University erbjuder en News &Views om arbetet som gjorts av teamet i samma tidningsnummer.
Som de flesta barn lär sig i skolan, när ljusstrålar träffar en vattenkropp, vissa är böjda av vattnet, medan andra reflekteras. Baile noterar att i sådana situationer, de infallande och brutna strålarna hamnar på motsatta sidor av vattenytan – vilket optiker beskriver som normen. Han konstaterar också att det är vad som händer med praktiskt taget alla material i naturen. Men han konstaterar också att teorin talar för att det ska vara möjligt att skapa material som bryter mot normen. I denna nya insats, forskarna har skapat just ett sådant material.
Forskarna rapporterar att de gjorde det nya materialet genom att först studera egenskaperna hos en Weyl-halvmetall - ett nyligen upptäckt kvantmaterial som har intressanta topologiska egenskaper. För att tillämpa det de lärt sig på ett icke-metalliskt material, de skapade treskiktsplattor av fononiska kristaller med hjälp av epoxi och andra material (formade på ett specifikt sätt). De staplade sedan plattorna vridna moturs med 2π/3 längs den vertikala axeln. Därvid, de fann att det resulterande materialet inte bara uppvisade negativ brytning, men absorberade också alla akustiska vågor som riktades mot den, reflekterar ingen.
Baile föreslår att materialet kan lägga grunden för nya utvecklingar inom många områden - om ett liknande material kan skapas för att bete sig på samma sätt med optiska vågor, till exempel, som kan leda till nya typer av optiska system. Han noterar att ett sådant material sannolikt kan ha många användningsområden också i akustiska system, såsom förbättrade ultraljudsenheter. Han noterar vidare att reflektionsfria material kan förbättra effektiviteten hos många nuvarande enheter.
© 2018 Phys.org
