Laa azụ na 1887, ọkà mmụta sayensị Scotland William Thomson tụpụtara ihe nlere geometric ya nke nhazi nke ether, bụ nke a na-eche na ọ bụ ihe na-agbasa ebe niile, ịma jijiji nke na-egosipụta onwe ya nye anyị dị ka ebili mmiri electromagnetic, gụnyere ìhè. N'agbanyeghị ọdịda nke ether zuru ezu, ụdị geometric nọgidere na-adị, na 1993, Denis Ware na Robert Phelan tụpụtara ihe nlereanya dị elu nke ihe owuwu nke nwere ike ịmejupụta ohere dị ka o kwere mee. Kemgbe ahụ, ihe nlereanya a na-amasịkarị ndị na-agụ akwụkwọ ma ọ bụ ndị na-ese ihe, ma nchọpụta n'oge na-adịbeghị anya gosiri na ọ nwere ike ịmepụta ntọala nke teknụzụ n'ọdịnihu nke na-eji ọkụ kama ọkụ eletrik. Gịnị bụ ụfụfụ Ware-Phelan, gịnị na-eme ka ọ dị iche, oleekwa otú a pụrụ isi jiri ya nweta ìhè? Anyị ga-achọta azịza nye ajụjụ ndị a na ndị ọzọ na akụkọ nke otu nyocha. Gaa.
Ntọala nyocha
N'ụzọ nkịtị otu narị afọ gara aga na ndị ọkà mmụta sayensị nwere echiche na-adọrọ mmasị nke ukwuu banyere otu ihe gbasara ihe niile dị gburugburu. Ebumnuche a bụ iji kọwaa ọdịdị nke ebili mmiri electromagnetic. A kwenyere na ether gbara ihe niile gburugburu ma bụrụ isi iyi nke ebili mmiri ndị a. Nchọpụta sayensị nke gbasoro usoro ether mebiri ya kpamkpam.
William Thomson
Otú ọ dị, na 1887, mgbe echiche nke ether jupụtara na ike na ewu ewu, ọtụtụ ndị ọkà mmụta sayensị kwupụtara echiche ha banyere otú kpọmkwem ether nwere ike isi mejupụta ohere niile. William Thomson, nke a makwaara dị ka Lord Kelvin, abụghị ihe ọzọ. Ọ nọ na-achọ ihe owuwu ga-ejupụta ebe ahụ n'ụzọ zuru oke ka e wee ghara inwe ebe tọgbọrọ chakoo. E mechara kpọọ ọchụchọ a nsogbu Kelvin.
Ihe atụ mbụ: were ya na igbe nwere mkpọ cola. N'etiti ha, n'ihi ọdịdị cylindrical, oghere na-ebili, ya bụ. oghere ejighi ya.
Thomson, na mgbakwunye na ikwere na ụwa adịghị ihe karịrị 40 nde afọ, tụpụtara usoro geometric ọhụrụ, nke Denis Ware na Robert Phelan kwalitere, n'ihi nke a na-akpọ aha ha.
Ihe owuwu Ware-Phelan dabere na mmanụ aṅụ na-ejupụta oghere na polyhedra dị iche iche, na-ahapụ enweghị oghere. Ụgbụgbọ mmanụ aṅụ, nke anyị na-echekarị dị ka hexagons ekele maka ebu mmanụ aṅụ, na-abịa n'ezie n'ụdị dị iche iche. Enwere cubic, octahedral, tetrahedral, rhombic dodecahedral, wdg.
Ọdịdị Ware-Phelan
Ihe a na-adịghị ahụkebe gbasara mmanụ aṅụ nke Ware-Phelan bụ na ha nwere ụdị na ihe dị iche iche geometric. N'isi ya, ọ bụ ezigbo ụfụfụ nke nha nhata.
Nna ochie nke ụfụfụ a bụ onye Onyenwe anyị Kelvin tụrụ aro ya, onye anyị maara nke ọma. Agbanyeghị, ụdị ya nwere ụgbụgbọ mmanụ aṅụ dị mkpụmkpụ. Ihe owuwu nke Kelvin bụ ụgbụgbọ mmanụ aṅụ convex edobere site na octahedron gbajiri agbaji, nke bụ polyhedron nwere ihu anọ nwere oghere (tetradecahedron), nwere ihu square isii na ihu hex asatọ.
A na-ahụta nhọrọ a maka ịbawanye njuputa oghere dị ka ihe dị ka ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ otu narị afọ, ruo mgbe Ware na Phelan meghere ihe owuwu ha na 1993.
Pentagondodecahedron na decahedron
Isi ihe dị iche n'etiti mmanụ aṅụ Ware-Phelan na onye bu ya ụzọ bụ iji ụdị ihe abụọ mejupụtara, nke, n'agbanyeghị, nwere otu olu: pentagondodecahedron (dodecahedron na tetrahedral symmetry) na XNUMXhedron nwere akara ngosi ntụgharị.
Na ọrụ anyị na-atụle taa, ndị ọkà mmụta sayensị si Princeton University kpebiri iji Ware-Phelan foam na photonics. Nke mbụ, ọ dị mkpa ịchọpụta ma ụfụfụ ndị dị otú ahụ nwere ọdịiche nke photonic band (PBGs), nke na-egbochi mgbasa nke ìhè n'akụkụ niile na maka polarizations niile n'ọtụtụ dịgasị iche iche.
N'ime ọmụmụ ihe ha, ndị ọkà mmụta sayensị gosipụtara na netwọkụ photonic 16,9D dabere na ụfụfụ Ware-Phelan na-eduga na PBG dị ịrịba ama (XNUMX%) nwere ogo dị elu. isotropy*, nke bụ ihe dị mkpa maka sekit photonic.
Isotropy* - ihe anụ ahụ yiri ya n'akụkụ niile.
Kelvin foam na C15 foam rụkwara nke ọma n'ihe gbasara PBG, mana ha dị ala karịa usoro Ware-Phelan na nke a.
A na-emebu ọmụmụ ihe yiri nke ahụ, mana ha lekwasịrị anya na ụfụfụ akọrọ nke nwere akụkụ abụọ. Achọpụtara ya na ụfụfụ akọrọ amorphous akụkụ abụọ na-egosipụta PBG naanị maka ntụgharị ọkụ eletrik. Nsogbu bụ na enwere polarizations abụọ na ụfụfụ XNUMXD.
N'agbanyeghị ihe isi ike ndị nwere ike, 30D ụfụfụ nwere ike weere dị ka ihe na-ekwe nkwa na ubi nke photonics, dị ka ndị nchọpụta si kwuo. Enwere ihe kpatara nke a: Iwu Plateau na-ahụ na akụkụ ya na-etolite naanị vertices tetrahedral. Ma nke a bụ nnukwu gbakwunyere maka netwọkụ photonic. Ihe atụ pụtara ìhè nke a bụ diamond nwere PBG nke XNUMX%.
Ụfụfụ ahụ nwere akụrụngwa tetrahedral nke nhazi lattice diamond, mana ọ dị iche na ọ nwere akụkụ gbagọrọ agbagọ na ogologo njikọ na-enweghị nha. Ọ na-anọgide naanị iji chọpụta otú na ruo ókè ndị dị otú ahụ dị iche iche na-emetụta photonic Njirimara.
Ọ bụrụ na a na-eme ka ọgịrịga nke ụfụfụ akọrọ 17D dịkwuo oke, ọ ga-ekwe omume ịmepụta netwọk fotonic (ihe oyiyi dị n'okpuru ebe a) nke na-egosipụta PBG ndị a na-akpọ photonic nke ruru XNUMX%, ma e jiri ya tụnyere ma ọ bụ dị elu karịa nke ihe atụ nke kristal photonic na-agbakọta onwe ya.
Onyonyo #1: Netwọk ụfụfụ fotonic nwetara site na ime ka akụkụ nke usoro Ware-Phelan (n'aka ekpe), usoro Kelvin (etiti) na C15 foam (n'aka nri).
Iji mejuputa ihe nlereanya dị otú ahụ na omume, a ghaghị ibu ụzọ kpoo ụfụfụ akọrọ wee kpuchie ya na ihe dielectric. Dị ka o kwesịrị ịdị, PBG nke ụfụfụ ga-adị ala karịa nke kristal photonic, mana enwere ike imeri mmebi a site na ọtụtụ uru. Nke mbụ, nhazi onwe onye nke ụfụfụ nwere ike ikwe ka mmepụta ngwa ngwa nke nnukwu ihe atụ. Nke abuo, photonic foam heterostructures, dabere na nyocha gara aga, nwere ike ịnwe ngwa ngwa dị ukwuu.
Nsonaazụ nyocha
Nke mbụ, ọ dị mkpa iji mụọ ụfụfụ akọrọ, nke a kọwara dị ka minima mpaghara nke mpaghara interfacial tessellation* dabere na mmachi olu, nke mere na geometry ikpeazụ na-erube isi n'iwu Plateau.
Mkparịta ụka* - kewaa ụgbọ elu n'ime akụkụ akụkụ nke na-ekpuchi ụgbọ elu dum na-ahapụghị oghere.
Iji wuo ụfụfụ Ware-Phelan, Kelvin, na C15, ndị ọkà mmụta sayensị malitere site na tesselations Voronoi dị arọ maka kristal BCC, A15, ma ọ bụ C15, n'otu n'otu.
Eserese Voronoi
A họọrọ parampat ndị ahụ n'ụzọ na sel niile nkewa nwere otu olu.
A na-amụ netwọk ndị a na-emepụta site na n'akụkụ akụkụ nke ụfụfụ na site na akụkụ tessellation kwụ ọtọ nke ndị bu ha ụzọ. Iji nyochaa topology nke ụdị ọ bụla nke ụfụfụ, ọnụ ọgụgụ mgbanaka*.
Ndekọ mgbanaka (ọnụọgụ mgbanaka)*Nyochaa njirimara topological nke ihe netwọkụ (mmiri mmiri, kristal ma ọ bụ sistemu amorphous) na-adaberekarị na usoro eserese site na iji ọnụ maka atọm na nkekọ maka njikọ interatomic. Enweghi ma ọ bụ ịdị adị nke njikọ dị n'etiti ọnụ abụọ na-ekpebi site na nyochaa ọrụ nke nkesa radial zuru ezu na nke akụkụ nke usoro. N'ime ihe netwọkụ, usoro ọnụ ọnụ na njikọ jikọtara n'usoro na-enweghị ndakọ ka a na-akpọ ụzọ. N'ịgbaso nkọwa a, mgbanaka bụ naanị ụzọ mechiri emechi. Ọ bụrụ na i jiri nlezianya nyochaa otu oghere netwọkụ, ị ga-ahụ na ọnụ a nwere ike isonye na ọtụtụ mgbanaka. A na-eji nke ọ bụla n'ime mgbanaka ndị a mara akụkụ nke ya ma nwee ike ịhazi ya dabere na mmekọrịta dị n'etiti ọnụ na njikọ ndị na-eme ya.
Ụzọ mbụ iji kọwaa mgbanaka bụ Shirley W. King nyere ya. Iji mụọ njikọ nke SiO2 enyo, ọ kọwara mgbanaka dị ka ụzọ kacha nso n'etiti ndị agbata obi abụọ kacha nso nke ọnụ ọnụ enyere.
N'ihe gbasara ọmụmụ ihe a na-atụle, a na-agbakọ ọnụ ọgụgụ nke mgbanaka kacha nta na vertex na otu cell.
Otu cell na ụdị Kelvin nwere 2 square na 4 hexagons kwa vertex, ma TCP (tetrahedrally nso-akpakọrịta) ụfụfụ nwere nanị pentagonal na hexagonal ihu (nkezi: 5.2 na 0.78 na Ware-Phelan ụfụfụ; 5.3 na 0.71 na C15 ụfụfụ). Voronoi tessellations A15 na C15 bụ ihe owuwu TCP nwere ọnụ ọgụgụ kachasị na nke kacha nta.f) kwa 1 cell. Ya mere, usoro Ware-Phelan nwere ọnụ ọgụgụ ihu kachasị ukwuu (f = 13 + 1/2), na C15 bụ ọnụ ọgụgụ kacha nta nke ihu (f = 13 + 1/3).
N'ịbụ ndị gụchara nkwadebe usoro ihe ọmụma ha, ndị ọkà mmụta sayensị malitere ịmepụta netwọk fotonic nke dabeere na ọgịrịga ụfụfụ akọrọ, i... ụfụfụ-foto netwọk. Achọpụtara na na uru PBG nke 20% arụmọrụ sistemụ na-ebuli elu, mana na 15% ụfụfụ Ware-Phelan na-aghọ nke na-adịghị akwụsi ike. N'ihi nke a, ndị ọkà mmụta sayensị atụlebeghị ụfụfụ mmiri, ebe ókèala Plateau nwere akụkụ nke tricuspid. Kama nke ahụ, a na-elekwasị anya n'ụdị ụfụfụ akọrọ, ebe ndị ọkà mmụta sayensị nwere ike jiri nwayọọ nwayọọ mụbaa ọgịrịga ahụ.
Na mgbakwunye, ọnụ nke ọ bụla bụ axis nke spherocylinder (capsule), ebe radius bụ ihe nlegharị anya.
Ndị nchọpụta ahụ na-echetara anyị na netwọkụ ụfụfụ dị otú ahụ abụghị ụfụfụ n'echiche nkịtị, ma n'ihi ịdị mfe na akụkọ ha, a ga-akpọ ha "ụfụfụ" ma ọ bụ "netwọfụ ụfụfụ."
N'oge ịme anwansị ahụ, a na-eburu n'uche parameter ahụ ɛ (dielectric iche) - oke nke dielectric constants nke ihe nwere elu na ala mkpuchi ụkpụrụ. A na-eche na ọdịiche dị n'etiti dielectric dị n'etiti 13 na 1, nke a na-ejikarị eme ihe n'akwụkwọ dị ka ọkọlọtọ mgbe ị na-atụnyere arụmọrụ nke ụdị ihe dị iche iche nke fotonic.
Maka netwọk ọ bụla, a na-eme ka radius nke nsọtụ (spherocylinders) dị mma maka oke oke nke ọdịiche band na etiti ya: ∆ω/ωm, ebe ∆ω bụ ugboro band obosara, na ωm - ugboro n'ime mpaghara.
Onyonyo #2: Ọdịdị zonal nke Photonic nke ụfụfụ Ware-Phelan (acha ọbara ọbara), ụfụfụ Kelvin (acha anụnụ anụnụ), na ụfụfụ C15 (green).
Na-esote, a tụrụ nha PBG wee chọpụta na ọ bụ: 7.7% maka ụfụfụ Kelvin, 13.0% maka ụfụfụ C15 na 16.9% maka ụfụfụ Ware-Phelan. Mbelata mpaghara na-abawanye nha PBG site na 0.7%, 0.3 ma ọ bụ 1.3%.
Dị ka ọ bịara doo anya site na nyocha, netwọk TCP nwere nnukwu PBG karịa netwọk Kelvin. N'ime netwọk TCP abụọ ahụ, ụfụfụ Ware-Phelan nwere nnukwu bandgap size, nke a na-eche na ọ bụ n'ihi obere mgbanwe na ogologo njikọ. Ndị ọkà mmụta sayensị kwenyere na ọdịiche dị na ogologo nkekọ nwere ike ịbụ isi ihe kpatara na usoro ha, ya bụ. na Ware-Phelan foam, PBG erughị na diamond (31.6%) ma ọ bụ na Laves usoro (28.3%).
Otu akụkụ dị mkpa na photonics bụ isotropy nke PBG, nke na-enye ohere ịmepụta ụzọ ntụgharị nke ọdịdị aka ike. Photonic quasicrystals, yana netwọk photonic amorphous, bụ ihe isotropic karịa kristal photonic oge gboo.
Ọdịdị ụfụfụ-photonic nke a na-amụ na-enwekwa ogo isotropy dị elu. N'okpuru ebe a bụ usoro iji chọpụta ọnụọgụ anisotropy (ya bụ, ogo nke ọdịiche dị na njirimara nke ụfọdụ gburugburu) PBG (А):
A: = (√Var[ωHDB]+Var[ωLAB]) / ωm
Achọpụtara ụfụfụ C15 ka ọ nwere anisotropy kacha ala (1.0%), wee soro ụfụfụ Weir-Phelan (1.2%). N'ihi ya, usoro ndị a dị oke isotropic.
Mana usoro Kelvin na-egosi ọnụọgụ anisotropy nke 3.5%, nke dị nso na sistemụ Laves (3.4%) na diamond (4.2%). Otú ọ dị, ọbụna ndị a na-egosi abụghị ndị kasị njọ, n'ihi na e nwekwara dị mfe cubic usoro na anisotropy coefficient nke 8.8% na hexagonal diamond netwọk na 9.7%.
Na omume, mgbe ọ dị mkpa iji nweta uru PBG kacha elu, ọ dị mkpa mgbe ụfọdụ ịgbanwe ụfọdụ akụkụ anụ ahụ nke nhazi ahụ. N'okwu a, oke a bụ radius nke spherocylinders. Ndị ọkà mmụta sayensị mere mgbakọ mgbakọ na mwepụ nke ha kpebiri na njikọ dị n'etiti oghere fotonic na obosara ya dị ka ọrụ. ɛ. Maka uru ọ bụla enwetara, a na-emezi radius ka ọ dịkwuo elu ∆ω/ ωm.
Foto nke 3: ntụnyere ∆ω / ωm nke netwọkụ ụfụfụ a na-amụ (C15, Kelvin, Weir-Phelan) na ihe ndị ọzọ (diamond, diamond hexagonal, Laves, SC - cubic mgbe niile).
Ọfụfụ Weir-Phelan na-ejigide nha PBG anabatara nke 8% ruo ọdịiche dielectric ɛ≈9, na radius mụbara iji nweta oke PBG uru nke 15%. PBG na-apụ n'anya mgbe ɛ <6.5. Dị ka a tụrụ anya, ihe owuwu diamond nwere PBG kachasị ukwuu n'ime ụlọ niile a mụrụ.
Maka ịmatakwu nke ọma na nuances nke ọmụmụ ihe, ana m akwado ile anya и nye ya.
Epilogue
Isi ihe na-akpali akpali maka ịme ọmụmụ ihe a bụ ọchịchọ ịza ajụjụ ma netwọk ụfụfụ nwere ike igosi PBG zuru oke. Ịtụgharị ọnụ ọnụ ụlọ ụfụfụ akọrọ na netwọk photonic egosila na ha nwere ike.
Ka ọ dị ugbu a, ụfụfụ abụghị usoro a na-amụ nke ọma. N'ezie, enwere ọmụmụ ihe na-enye nsonaazụ dị mma n'ihe gbasara netwọk amorphous, mana a rụrụ ya na obere ihe. Otu usoro a ga-esi eme ka akụkụ ya na-abawanye ka edobeghị anya.
Dị ka ndị na-ede akwụkwọ si kwuo, ọrụ ha na-emepe ọtụtụ ohere maka mmepụta ihe n'ọdịnihu. Ụfụfụ bụ ihe a na-ahụkarị na okike ma dị mfe ịmepụta, na-eme ka usoro a mara mma nke ukwuu maka ngwa bara uru.
Ndị ọkà mmụta sayensị na-akpọ ịntanetị otu n'ime ngwa kachasị mma nke nyocha ha. Dị ka ndị nchọpụta n'onwe ha na-ekwu, ịnyefe data n'elu eriri anya abụghị ihe ọhụrụ, mana ọkụ ka na-agbanwe ghọọ ọkụ eletrik na ebe ọ na-aga. Ngwa bandgap Photonic nwere ike iduzi ọkụ n'ụzọ ziri ezi karịa eriri fiber optic a na-ahụkarị ma nwee ike ije ozi dị ka transistors anya na-eji ọkụ na-agbakọ.
N'agbanyeghị otú atụmatụ a siruru ná mma, a ka nwere ọtụtụ ọrụ a ga-arụ. Otú ọ dị, ọ bụghị mgbagwoju anya nke ime nyocha ma ọ bụ mgbagwoju anya nke mmejuputa nyocha nwere ike imeri ịnụ ọkụ n'obi nke ndị ọkà mmụta sayensị na ọchịchọ ha imeziwanye ụwa nke nkà na ụzụ.
Daalụ maka ịgụ akwụkwọ, na-achọ ịmata ihe ma nwee ọmarịcha izu ụka ụmụ okorobịa! 🙂
Daalụ maka ịnọnyere anyị. Akụkọ anyị ọ masịrị gị? Chọrọ ịhụ ọdịnaya na-adọrọ mmasị karị? Kwado anyị site n'itinye iwu ma ọ bụ ịkwado ndị enyi, , Mbelata 30% maka ndị ọrụ Habr na analog pụrụ iche nke sava ọkwa ntinye, nke anyị chepụtara maka gị: (dị na RAID1 na RAID10, ruo 24 cores na ruo 40GB DDR4).
Dell R730xd ugboro abụọ dị ọnụ ala? Naanị ebe a na Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - sitere na $99! Gụkwuo banyere ya
isi: www.habr.com