Uutiset

Kehitetyt metapinnat heijastavat aaltoja epätavallisiin suuntiin

Aalto-yliopistossa kehitetyt uudet metapinnat heijastavat valo- tai ääniaaltoja mihin tahansa haluttuun suuntaan ja voivat jopa pilkkoa energiaa useampiin suuntiin.
Aalto University / Metasurface / photo: Sergei Tretyakov
Metapinta

Arkielämästä löytyy useita esimerkkejä heijastuvien aaltojen manipuloinnista, kuten peilit, joista näemme kuvajaisemme, tai ääniaaltoja heijastavat pinnat, joilla parannetaan tilojen akustiikkaa. Kun aalto törmää heijastavaan pintaan tietyssä tulokulmassa ja energia kimpoaa takaisin, heijastuskulma on sama kuin tulokulma. Tämä klassinen heijastuslaki pätee kaikkiin yhdenmukaisiin pintoihin. Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uusia metapintoja heijastuvien aaltojen manipulointia varten, jolloin kyseistä lakia rikkoen saadaan aikaan haluttu pintaheijaste.

Metapinnat ovat keinotekoisia rakenteita, jotka koostuvat aallonpituutta pienemmässä mittakaavassa jaksottaisesti järjestyneistä meta-atomeista. Meta-atomit koostuvat tavanomaisista materiaaleista, mutta jos ne asetetaan jaksoittaisesti, pintaan voidaan saada aikaan epätavallisia ominaisuuksia, joita ei voida saavuttaa luonnollisilla materiaaleilla. Science Advances -lehdessä 15.2.2019 julkaistussa artikkelissaan tutkijat käyttävät yhtenäisiä sähkövirralla muokattavia metapintoja heijastuvien aaltojen suunnan määrittämiseen.

Aalto University / Schematic representation of the functionality implemented with the metasurface /  Ana Diaz-Rubio
Metapintojen avulla ääniaaltoja voidaan heijastaa haluttuun suuntaan.

”Nykyiset aaltojen heijastumisen säätelyyn tarjolla olevat ratkaisut joko eivät ole tehokkaita tai niiden soveltaminen on vaikeaa”, sanoo Aallon tutkijatohtori Ana Díaz-Rubio. ”Me ratkaisimme molemmat ongelmat. Me onnistuimme kehittämään erittäin tehokkaita metapintoja, minkä lisäksi malliamme voi muokata eri toimintoihin sopivaksi. Nämä metapinnat tarjoavat monipuolisen perustan heijastumisen säätelemiselle.”

”Tämä on kiistämättä jännittävä saavutus. Olemme onnistuneet suunnittelemaan soveltuvan välineen ja testaamme sitä ääniaaltojen hallitsemiseen. Tämän lisäksi ideaamme voi soveltaa sähkömagneettisiin kenttiin”, Ana selittää.

Työtä on rahoittanut Suomen Akatemia. Artikkeli julkaistiin lehden verkkojulkaisussa 15.2.2019.

 

 

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Taiteellinen kuva panssaroidusta superhydrofobisesta pinnasta, joka kestää iskuja ja hylkii nesteitä tehokkaasti. Kuva: Juha Juvonen.
Yhteistyö, Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Vettä hylkivä panssaripinnoite voi pian tehostaa aurinkopaneeleja ja tuoda suksiin lisäluistoa

Kesäkuussa Aalto-yliopiston tutkijat kertoivat kehittämästään pinnoitteesta Nature-lehdessä. Nyt pinnoitteesta aletaan kehittää lukuisia kaupallisia sovelluksia muun muassa rakennus- ja elektroniikkateollisuuden kanssa.
The computer game could help in the treatment of depression alongside therapy and drug treatment. Picture: Matias Palva’s research group, Aalto University.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat kehittävät tietokonepeliä masennuksen hoitoon

Terapeuttisen toimintavideopelin pelaaminen voi helpottaa masennuspotilaiden oireita ja parantaa heidän kognitiivista toimintakykyään.
putretti-lannoite
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijat kehittivät tuhkasta ja kompostista metsien täsmälannoitteen

Putretiksi nimetty lannoite sisältää fosforia, kaliumia, hiiltä ja hitaasti vapautuvaa typpeä, jotka edistävät puiden kasvua. Sen valmistus kuluttaa selvästi vähemmän energiaa kuin keinolannoitteiden ja vähentää myös louhimisen tarvetta.
An electron microscope image of the device used to extract entangled electrons
Mediatiedotteet Julkaistu:

Askel kohti lähes rajatonta laskentatehoa – tutkijat loivat kvanttilomittumista lämmön avulla

Helppo ja hallittava kvanttilomittuminen lisää kokonaislaskentakapasiteettia ja mahdollistaa muun muassa kvanttisalauksen eli turvallisen tiedonsiirron suurillakin etäisyyksillä.