Mühendisler Gökkuşağının Peşinde

Buffalo Üniversitesi mühendisleri gökkuşağını yakalamak için etkili bir yol bulmuş.
Araştırmacılar bu iş için bir meta malzeme tasarlamış.
Tasarlanan hiperbolik dalga kılavuzu, aslında ileri teknolojiyle üretilen modern bir mikroçip olarak kabul ediliyor.
Malzemenin yapısında çok ince metal film şeritler,
yarı iletkenler ve yalıtkanlar var. Bu dalga kılavuzu farklı frekanslarda yani dalga boylarında gelen ışığı önce yavaşlatıp durduruyor, sonra da yüzeye dik gelen bu ışığı
malzemenin farklı bölgelerinde soğuruyor. Sonunda dalga boyları tıpkı gökkuşağı gibi rengârenk, şeritler halinde yakalanmış oluyor.

Mühendisler tarafından geliştirilen, yani doğada bulunmayan süper özelliklere sahip yapay meta malzemeler teknolojik çalışmalarda çok büyük kolaylık sağlıyor. Metamalzemelerin en önemli özelliği, ışığı kırma özelliklerinin negatif olması. İnsanlar, nesneleri üzerlerinden ışık yansıması veya yayılması yoluyla görür. Bu yeni karışım
metamalzemeler, “negatif kırılma” özelliği sayesinde ışığın nesne tarafından
emilmesini yani soğurulmasını veya yansımasını engelliyor ve sadece
nesnenin arkasındaki ışığın görülmesine olanak tanıyor.
Metamalzemeler Londra’daki Imperial College’da çalışan Prof. John
Pendry tarafından kuramsal olarak 2000 yılında ortaya atılmış. Daha sonra
bu malzemelerin var olduğu deneylerle kanıtlanmış. Bu, bakır tel ve yarık halka
rezonatörlerinden oluşan sistem için Prof. Schultz ve ekibi tarafından 2001
yılında, dielektrik fotonik kristaller için de ilk kez Bilkent Üniversitesi’nden Prof.
Dr. Ekmel Özbay ve ekibi tarafından 2003 yılında gösterilmiş. Bilkent
Üniversitesi’nde dünyanın en küçük negatif metamalzemeleri üretilmiş.
Dalga kılavuzu, yüksek frekanslı elektromanyetik dalgaları ve ses
dalgalarını taşımak için düzenlenmiş bir yapı olarak tanımlanıyor. İletilecek
dalganın çeşidine göre farklı şekillerde tasarlanmış dalga kılavuzları var.
Ama en yaygın olarak kullanılan kılavuz tipi, içi boş ve iletken bir metal
boru. Dalga kılavuzu sinyal iletme açısından iletkene benzer. Ancak
iletken elektrik akımını, dalga kılavuzu ise dalgaları iletir. Ayrıca iletkenden
akımın geçebilmesi için kapalı bir elektrik devresi gerekirken dalga
kılavuzunda buna gerek yok. Radyo vericisinden yayımlanan dalgalarla,
dalga kılavuzunun ilettiği dalgalar arasında fark var. Vericiden enine
elektromanyetik dalgalar yayımlanıyor, dalga kılavuzunda ise böyle değil.
Bu farklılaşmaya dalga kılavuzunun çeperleri neden oluyor. Boru şeklindeki
dalga kılavuzunun içine bir verici anten yerleştirilerek elektromanyetik dalgalar
halinde enerji iletimi sağlanıyor.

gökkuşağı

gökkuşağı

Dalga kılavuzu içinde yayılan enerjide herhangi bir kayıp olmadığı
varsayılırsa, benzer bir anten borunun diğer ucundan aynı enerjiyi alacaktır.

Bir dalga kılavuzu içinde uyarılmış olan dalgalar, pratik olarak sadece boru içinde yayılır ve boru dışındaki ortama enerji vermez. Yani boru, dalgalara kılavuzluk ederek enerjinin
hangi yönde taşınacağını gösterir. Dalga kılavuzunun kendisi, ilettiği
elektromanyetik dalganın enerjisini çevreye yaymaz. Dalga kılavuzunun
çeperlerinde delikler veya çentikler açılarak dalgaların çevreye ışıması sağlanır. Dalga kılavuzlarının geometrisi onların işlevini de yansıtır.
Levha şeklinde olanlar enerjinin tek bir yönde iletilmesini, fiber tel
ya da kanal şeklinde olanlar ise çift yönlü iletilmesini sağlar.
İletilen dalganın frekansı da dalga kılavuzunun şekli ile ilişkilidir.
Örneğin yüksek frekanslı ışıklara kılavuzluk eden fiber optik, düşük
frekanslı mikrodalgaları iletmiyor. Fotonik çalışmalardaki bu tür
gelişmeler güneş enerjisi, görünmezlik teknolojisi ve diğer araştırma alanlarında uygulanan teknolojilerde büyük atılımların yapılmasına neden oluyor.

kaynak:  tubitak bilim ve teknik nisan 2013 sayısı

Bir Cevap Yazın