Neues Metamaterial wirkt durch eine „synthetische vierte Dimension“

im Herzen vonUniversität von Missouri, einer Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Guoliang Huang hat ein Metamaterial entwickelt, das die Kontrolle mechanischer Oberflächenwellen durch eine synthetische „vierte Dimension“ ermöglicht.

Diese Innovation ist nicht nur eine theoretische Übung: Sie bietet praktische Anwendungen, die viele Branchen revolutionieren könnten. Von erdbebensicheren Gebäuden bis hin zu neuen Grenzen in der Elektronik öffnet die synthetische vierte Dimension die Tür zu aufregenden und unerforschten Möglichkeiten. Wie immer, Ich werde die Studie hier verlinken.

Die Magie der vierten Dimension

In der dreidimensionalen Welt, in der wir leben, sind wir es gewohnt, uns entlang der X-, Y- und Z-Achse zu bewegen. Aber was passiert, wenn wir eine vierte Dimension hinzufügen? Nein, ich spreche nicht davon Zeitreise oder paralleluniversen (zumindest jetzt noch nicht!). Wir sprechen von einer synthetischen „vierten Dimension“, einem Konzept, das es Ihnen ermöglicht, mechanische Oberflächenwellen auf noch nie dagewesene Weise zu manipulieren.

Das Metamaterial entwickelt von Guoliang Huang et al. besteht aus einer „strategisch strukturierten“ elastischen Oberfläche aus Resonanzsäulen und sich langsam verändernden Kopplungsbrücken. Vereinfacht gesagt ist es wie ein fliegender Teppich für Wellen. Dieses clevere Muster ermöglicht es den Wellen, sich durch das Material zu bewegen, ohne mit eventuell vorhandenen Unordnungen und Fehlern zu interagieren.

Es handelt sich um eine Weiterentwicklung der 3D-Drucker. Bei 3D-Druckern prüft man lediglich, ob an jedem Punkt (3D) etwas vorhanden ist. Die „vierte“ Dimension ist die Dichte des Materials. Durch die Feinabstimmung dessen, was an jedem Punkt vorhanden ist, anstatt nur darauf zu achten, ob etwas vorhanden ist, können Sie Objekte mit neuen Eigenschaften erstellen. Ein Feld, das es zu erkunden gilt. Natürlich hat diese 4D nichts mit der vierten Dimension der Astrophysik (also der Zeit) zu tun.

Graziano Lo Russos ausgezeichneter Kommentar auf der Facebook-Seite von Futuro Prossimo

Der größte Feind des 4D-Metamaterials: Erdbeben

Eine der aufregendsten Anwendungen dieses Materials ist die Schaffung erdbebensicherer Gebäude. Wie er erklärt Huang, „der größte Teil der Energie (90 %) eines Erdbebens wird entlang der Erdoberfläche freigesetzt“.

Stellen Sie sich also vor, eine kissenförmige Struktur mit diesem Material zu bedecken und unter einem Gebäude zu platzieren. Es könnte dazu beitragen, den Einsturz des Bauwerks bei einem Erdbeben zu verhindern.

Aber lasst uns hier nicht aufhören

Die Steuerung von Wellen durch eine synthetische vierte Dimension ist nicht nur eine „fühlbare“ Ausgabe, sondern hat mehrere tiefgreifende Auswirkungen auf den Bereich der Elektronik und Kommunikation.

1. Präzise Wellenkontrolle: Das 4D-Material ermöglicht eine beispiellose Kontrolle über den Wellenverlauf. Im Hinblick auf die Kommunikation könnte dies zu einer effizienteren und präziseren Übertragung von Signalen führen, Störungen reduzieren und die Signalqualität verbessern.
2. Miniaturisierung: Die Möglichkeit, Wellen in einer zusätzlichen Dimension zu manipulieren, könnte zu kompakteren und leistungsfähigeren Geräten führen. Stellen Sie sich noch dünnere und schnellere Smartphones und Computer vor.
3. Intelligente Materialien: Die „strategisch modellierte“ Struktur des 4D-Materials könnte verwendet werden, um Schaltkreise und Komponenten zu erstellen, die sich an äußere Bedingungen anpassen und darauf reagieren. Denken Sie an Geräte, die sich selbst reparieren oder sich in Echtzeit an Ihre Bedürfnisse anpassen.
4. Quantenanwendungen: Die „synthetische vierte Dimension“ könnte auch im wachsenden Bereich des Quantencomputings Anwendung finden. Die Manipulation von Quanteneigenschaften könnte Berechnungen beschleunigen und neue Grenzen in der Verschlüsselung und Datensicherheit eröffnen.

4D-Metamaterial, kurz gesagt

Das 4D-Material ist nicht nur eine wissenschaftliche Kuriosität – es ist eine Technologie, die die Zukunft der Elektronik und Kommunikation prägen und unsere Geräte intelligenter und effizienter machen könnte.

Mit ein wenig Fantasie können wir diese Entdeckung als eine offene Tür in eine glänzende Zukunft voller Möglichkeiten betrachten.