8 Eylül 2019 Pazar

Atılım, Mekanik Dalgaların Enerji Kaybı Olmadan Depolanmasını ve Salınmasını Sağlar

atılım, mekanik dalgaların enerji kaybı olmadan depolanmasını ve salınmasını sağlar
Boşluk ve yan kanallara sahip bir dalga kılavuzu çubuğundan oluşan deneysel kurulum. Çubuk boyunca hareket eden elastik dalgaların uyarılması, sistemin iki ucuna yerleştirilmiş piezoelektrik aktüatörler tarafından sağlanır.

Işık ve ses dalgaları, enerji ve sinyal taşımacılığının temelini oluşturur ve cep telefonlarından motorlara kadar en temel teknolojilerimizden bazıları için esastır. Bununla birlikte, bilim adamları bir süre boyunca bozulmamış bir depoda tutmalarını ve daha sonra talep üzerine istenen bir yere yönlendirmelerini sağlayan bir yöntem geliştirmemişlerdir. Böyle bir gelişme, enerji toplama, kuantum hesaplama, yapısal bütünlük izleme, bilgi saklama ve daha fazlası dahil olmak üzere istenen kullanımlar için dalgaları manipüle etme yeteneğini büyük ölçüde kolaylaştıracaktır.

Yeni bir makalede, CUNY Yüksek Lisans Merkezinde İleri Bilim Araştırma Merkezi'nde (ASRC) ve Fotokopi Girişimi'nin kurucu direktörü Andrea Alù ve CUNY'deki Havacılık Mühendisliği Profesörü Massimo Ruzzene tarafından yönetilen bir grup araştırmacı deneysel olarak, bir dalganın bozulmadan etkili bir şekilde yakalanıp saklanmasının mümkün olduğunu ve daha sonra belirli bir yere yönlendirilebileceğini göstermiştir.

Alù, " Deneyimiz, alışılmadık uyarma biçimlerinin, dalga yayılımı ve saçılması üzerinde kontrol kazanmak için yeni fırsatlar yarattığını kanıtlamaktadır." dedi. "Eksitasyonun zamana bağlılığını dikkatlice uyarlayarak, dalganın bir boşlukta verimli bir şekilde depolanmasını sağlamak ve daha sonra istenen yöne doğru talep üzerine serbest bırakmak mümkündür." diye de ekledi.

Metodoloji

Hedeflerine ulaşmak için, bilim adamları dalgalar ve malzemeler arasındaki temel etkileşimi değiştirmenin bir yolunu bulmak zorunda kaldılar. Bir ışık veya ses dalgası bir engele çarptığında, kısmen absorbe edilir veya yansıtılır ve dağılır. Soğurma işlemi hemen dalganın ısıya veya diğer enerji formlarına dönüştürülmesini gerektirir. Dalgaları emmeyen materyaller sadece onları yansıtır ve saçar. Araştırmacıların amacı, dalgayı diğer enerji biçimlerine dönüştürmeden ve malzemenin içine koymadan emilim sürecini taklit etmenin bir yolunu bulmaktı. Teorik olarak iki yıl önce ASRC grubu tarafından getirilen bu kavram, tutarlı sanal soğurma olarak bilinir.

Teorilerini kanıtlamak için, araştırmacılar dalgaların zaman evrimini uyarlamaları gerektiğine karar vermişlerdi; böylece, durdurulan malzemelerle temas ettiklerinde, yansıtılmayacak, dağılmayacak ya da iletilemeyeceklerdi. Bu, yapıya çarpan dalganın dışarı kaçmasını önler ve sanki içine çekilmiş gibi verimli bir şekilde tutulur. Depolanan dalga daha sonra talep üzerine serbest bırakılabilir.

Deneyleri sırasında araştırmacılar, boşluk içeren bir karbon çelik dalga kılavuzu çubuğu boyunca ters yönlerde hareket eden iki mekanik dalgayı yaydılar. Her bir dalganın zamandaki değişimleri, boşluğun çarpmakta olan tüm enerjiyi koruyabilmesi için dikkatlice kontrol edildi. Daha sonra, uyarmayı durdurarak veya dalgalardan birini tahrip ederek, depolanan enerjinin salınımını kontrol edebildi ve talep üzerine istenen bir yöne gönderebildiler.

Ruzzene, "Katı bir malzemede seyahat eden elastik dalgalar kullanarak kavram kanıtı denememizi yaparken, bulgularımız radyo dalgalarına ve ışığa da uygulanabilir, verimli enerji toplama, kablosuz güç aktarımı, düşük enerjili fotonik ve genel olarak gelişmiş kontrol için heyecan verici umutlar sunar." dedi.

Kaynak