Materiał zawieszony między porządkiem a chaosem
Gyromorfy to hybrydowe struktury, które wymykają się prostym klasyfikacjom. Z bliska wydają się nieuporządkowane, pozbawione regularnej sieci krystalicznej. Gdy jednak spojrzy się na nie w większej skali, wyłania się z nich pewna regularność. Ten paradoksalny stan, nazywany przez twórców skorelowanym nieporządkiem, nadaje materiałowi wyjątkową cechę.
Czytaj też: Ten komputer jest mniejszy od mojego routera, a bije na głowę wydajność potężnego peceta
Pomyśl o drzewach w lesie – rosną w losowych pozycjach, ale nie całkowicie losowo, ponieważ zazwyczaj są od siebie w pewnej odległości. Ten nowy wzorzec, gyromorfy, łączy właściwości, które uważaliśmy za niekompatybilne, i wykazuje funkcję, która przewyższa wszystkie uporządkowane alternatywy, w tym kwazikryształy – obrazuje Stefano Martiniani z New York University
Funkcją tą jest izotropowa przerwa pasmowa. W praktyce oznacza to, iż gyromorf potrafi całkowicie zablokować światło docierające z dowolnego kierunku. To kluczowa przewaga nad wcześniej badanymi rozwiązaniami, takimi jak kwazikryształy, które radzą sobie z tym zadaniem tylko dla wybranych kątów padania.
Droga do skuteczniejszego sterowania światłem
Głównym wyzwaniem w projektowaniu chipów fotonicznych jest stworzenie efektywnych barier i kanałów dla światła. Dotychczasowe materiały inżynieryjne albo blokowały je tylko częściowo, albo robiły to wybiórczo. Gyromorfy, dzięki swojej unikalnej architekturze, oferują rozwiązanie tego dylematu. Są one przykładem metamateriału, ponieważ ich właściwości nie wynikają z chemicznego składu, lecz ze specyficznej, zaprojektowanej struktury. Zespół z NYU wykorzystał zaawansowane algorytmy do wygenerowania optymalnych wzorów, które łączą elementy losowości z dalekosiężnym porządkiem. Efektem jest materiał działający lepiej niż wszystkie dotychczas znane, naturalne czy syntetyczne, alternatywy.
Czytaj też: Domowy superkomputer do SI właśnie dostał dopalacz. DGX Spark stał się jeszcze lepszy
Publikacja w czasopiśmie Physical Review Letters potwierdza naukowe znaczenie tego odkrycia. Bez wątpienia stworzenie nowej, funkcjonalnej klasy materiałów to poważny krok. Jeśli gyromorfy okażą się skalowalne i opłacalne w produkcji, mogą stać się fundamentem dla układów, które przetwarzają dane za pomocą światła. To mogłoby oznaczać nie tylko szybsze komputery, lecz przede wszystkim takie, których apetyt na energię byłby znacząco mniejszy.