Le cristal phononique de Weyl et les SAW à protection topologique. une, Une image de l'échantillon expérimental. b, Vue de dessus schématique de l'échantillon à base de trois couches. XZ1, YZ1, XZ2 et YZ2 étiquettent les quatre surfaces latérales. c, Géométrie de la maille élémentaire, avec a = h = 3b = 29,4 mm. d–f, Vues de face des trois surfaces XZ1, YZ1, et XZ2, respectivement. A chaque surface, l'étoile rouge indique la position d'une source sonore ponctuelle pour générer expérimentalement des SAW chirales unidirectionnelles et les segments colorés dans les médaillons indiquent les structures fines de la terminaison de surface. g, Dispersions de bande massive simulées le long de directions à haute symétrie. Les lignes colorées représentent les trois bandes les plus basses. h, La première zone Brillouin en vrac du cristal phononique de Weyl et les zones Brillouin de surface projetées associées. Les sphères colorées en g et h étiquettent des points de Weyl avec des charges topologiques différentes. je–k, Dispersions SAW simulées (lignes vertes) à kz = 0,5π/h pour les trois surfaces latérales XZ1, YZ1 et XZ2, respectivement, très bien avec nos mesures (couleurs vives dans l'échelle des couleurs, qui représente la transformation de Fourier du champ de pression mesuré). l–n, Les EFC correspondants dans les zones étendues de surface Brillouin, simulé et mesuré à la fréquence de Weyl de 5,75 kHz. Les zones grises affichent les bandes de volume projetées, les sphères bleues désignent les points de Weyl projetés K et K′, et les flèches vertes indiquent les directions des vitesses de groupe SAW. Crédit: La nature (2018). DOI :10.1038/s41586-018-0367-9
Une équipe de chercheurs composée de membres de l'Université de Wuhan et de l'Université du Texas a créé un matériau artificiel qui offre à la fois une réfraction négative et aucune réflexion. Dans leur article publié dans la revue La nature , le groupe décrit son matériel, comment il a été fait, et ses utilisations possibles. Baile Zhang de l'Université technologique de Nanyang propose un article sur les nouvelles et les opinions sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de la revue.
Comme la plupart des enfants apprennent à l'école, lorsque des rayons lumineux frappent un plan d'eau, certains sont courbés par l'eau, tandis que d'autres se reflètent. Baile note que dans de telles situations, les rayons incidents et réfractés s'enroulent sur des côtés opposés de la surface de l'eau, ce que les opticiens décrivent comme la norme. Il note également que c'est ce qui se produit avec pratiquement tous les matériaux dans la nature. Mais il note également que la théorie suggère qu'il devrait être possible de créer des matériaux qui violent la norme. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont créé un tel matériau.
Les chercheurs rapportent qu'ils ont fabriqué le nouveau matériau en étudiant d'abord les propriétés d'un semi-métal de Weyl, un matériau quantique récemment découvert qui possède des propriétés topologiques intéressantes. Pour appliquer ce qu'ils ont appris à un matériau non métallique, ils ont créé des plaques tricouches de cristaux phononiques en utilisant de l'époxy et d'autres matériaux (formés d'une manière spécifique). Ils ont ensuite empilé les plaques dans le sens inverse des aiguilles d'une montre de 2π/3 le long de l'axe vertical. En faisant ainsi, ils ont découvert que le matériau résultant présentait non seulement une réfraction négative, mais aussi absorbé toutes les ondes acoustiques qui lui sont destinées, ne reflétant aucun.
Baile suggère que le matériau pourrait jeter les bases de nouveaux développements dans de nombreux domaines - si un matériau similaire peut être créé pour se comporter de la même manière avec les ondes optiques, par exemple, qui pourraient conduire à de nouveaux types de systèmes optiques. Il note qu'un tel matériau pourrait également trouver de nombreuses utilisations dans les systèmes acoustiques, tels que les appareils à ultrasons améliorés. Il note en outre que les matériaux sans réflexion pourraient améliorer l'efficacité de nombreux appareils actuels.
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