İçeriğe atla

Fotonik kristal

Bir opal bilezik. Doğal bir fotonik kristal olan opalin periyodik yapısı yanardönerliğine neden olur.

Fotonik kristaller, ışığın hareketini kontrol eden periyodik yapılardır. Işığın bu yapılarla etkileşimi, Katı hâl fiziğinde kristal yapıların elektronlarla etkileşimine benzetilebilir; yapının periyodikliği, ışığın ilerleyemeceği bir fotonik bant aralığı oluşturur; bu bant aralığında bulunan dalga boylarındaki fotonlar fotonik kristalde ilerleyemez.[1][2] Fotonik kristaller, doğada bazı canlılarda bulunmaktadır.[3]

1887'de Lord Rayleigh tek boyutta periyodik olan dielektrik katmanlarında fotonik bant aralığı olduğunu gözlemlemiştir;[4] tek boyutlu bu yapılar aynı zamanda dielektrik ayna Bragg yansıtıcısı olarak bilinmektedir.[5] 1987'de Eli Yablonovitch ve Sajeev John çok boyutlu periyodik yapılarda ışığın engellenmesini incelemiş ve bu yapılara fotonik kristal ismini vermiştir.[6][7] İlk üç boyutlu fotonik kristal Yablonovitch'in araştırma grubu tarafından 1991'de mikrodalga frekansları için üretilmiştir[8] ve Yablonovit olarak bilinmektedir.[9] Yakın-kızılötesi dalga boyları için iki boyutlu fotonik kristaller ise Thomas Krauss ve araştırma ekibi tarafından 1996'ta tasarlanmıştır.[10]

Fotonik kristallerin periyodikliğinin etkileşime geçeceği ışığın dalga boyu ile orantılı olması gerektir; bu nedenle optik spektrum ile 3. boyut için bu yapıların fabrikasyonu zor bir süreçtir.[11] İki boyutlu fotonik kristaller fotolitografi ve elektron demeti litografisi gibi yöntemlerle üretilebilmektedir.[12][13] Tek boyutlu fotonik kristal dalga kılavuzları ve iki boyutlu fotonik kristal fiberler fiber optik iletişim gibi alanlarda kullanılmaktadır.[14][11] Fotonik kristal kaviteler ve dalga kılavuzları aynı zamanda kuantum bilgisayar sistemlerinde kullanılabilmektedir.[15][16]

Fotonik kristallerin simülasyonu ve analizinde düzlem dalga açılımı ve zamanda sonlu farklar yöntemi gibi hesaplamalı metotlar kullanılabilmektedir.[17]

Galeri

  • 1, 2 ve 3 boyutlu fotonik kristal şemaları
    1, 2 ve 3 boyutlu fotonik kristal şemaları
  • İki boyutlu bir fotonik kristal fiber
    İki boyutlu bir fotonik kristal fiber
  • İki boyutlu bir fotonik kristalde ışık saçılması
  • 3 boyutlu bir fotonik kristal yapı
    3 boyutlu bir fotonik kristal yapı
  • Bazı kelebek türlerinin kanatlarında doğal fotonik kristaller bulunmaktadır.
    Bazı kelebek türlerinin kanatlarında doğal fotonik kristaller bulunmaktadır.
  • Bir fotonik kristal fiber şeması
    Bir fotonik kristal fiber şeması
  • Mikrodalga frekanslarında negatif indisli kırılma için tasarlanmış bir fotonik kristal
    Mikrodalga frekanslarında negatif indisli kırılma için tasarlanmış bir fotonik kristal
  • 2 boyutlu bir fotonik kristalin şeması
    2 boyutlu bir fotonik kristalin şeması

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Dumé, Isabelle (8 Haziran 2018). "Photonic crystals follow a straight path to absolute darkness". Physics World (İngilizce). 13 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  2. ^ Joannopoulos et al. 2008, s. 44-49.
  3. ^ Biró, L.P; Kertész, K; Vértesy, Z; Márk, G.I; Bálint, Zs; Lousse, V; Vigneron, J.-P (2007). "Living photonic crystals: Butterfly scales — Nanostructure and optical properties". Materials Science and Engineering: C. 27 (5–8): 941-6. doi:10.1016/j.msec.2006.09.043. 
  4. ^ Rayleigh Sec. R.S., Lord (1888). "XXVI. On the remarkable phenomenon of crystalline reflexion described by Prof. Stokes" (PDF). The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 26 (160): 256-265. doi:10.1080/14786448808628259. 9 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  5. ^ Paschotta, Rüdiger. "Bragg Mirrors". rp-photonics.com (İngilizce). 16 Aralık 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  6. ^ Yablonovitch, Eli (1987). "Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics". Physical Review Letters. 58 (20): 2059-62. Bibcode:1987PhRvL..58.2059Y. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2059. PMID 10034639. 
  7. ^ John, Sajeev (1987). "Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices". Physical Review Letters. 58 (23): 2486-9. Bibcode:1987PhRvL..58.2486J. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2486. PMID 10034761. 
  8. ^ Yablonovitch, E; Gmitter, T; Leung, K (1991). "Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms". Physical Review Letters. 67 (17): 2295-2298. Bibcode:1991PhRvL..67.2295Y. doi:10.1103/PhysRevLett.67.2295. PMID 10044390. 
  9. ^ Maldovan, Martin; Thomas, Edwin L. (2004). "Diamond-structured photonic crystals". Nature Materials. 3: 593-600. doi:10.1038/nmat1201. 31 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  10. ^ Krauss, Thomas F.; Rue, Richard M. De La; Brand, Stuart (1996), "Two-dimensional photonic-bandgap structures operating at near-infrared wavelengths", Nature, 383 (6602), ss. 699-702, Bibcode:1996Natur.383..699K, doi:10.1038/383699a0 
  11. ^ a b Ouellette, Jennifer (2002), "Seeing the Future in Photonic Crystals" (PDF), The Industrial Physicist, 7 (6), ss. 14-17, 12 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi 
  12. ^ Campbell, M.; Sharp, D. N.; Harrison, M. T.; Denning, R. G.; Turberfield, A. J. (2000). "Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography". Nature. 404: 53-56. doi:10.1038/35003523. 14 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  13. ^ Sato, T.; Miura, K.; Ishino, N.; Ohtera, Y.; Tamamura, T.; Kawakami, S. (2002). "Photonic crystals for the visible range fabricated by autocloning technique and their application". Optical and Quantum Electronics. 34: 63-70. doi:10.1023/A:1013382711983. 
  14. ^ Joannopoulos et al. 2008, s. 122-134; 156-187.
  15. ^ Englund, Dirk; Faraon, Andrei; Fushman, Ilya; Vuckovic, Jelena (15 Nisan 2008). "Quantum information processing on photonic crystal chips". SPIE. 28 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  16. ^ Arcari, M.; Söllner, I.; Javadi, A.; Lindskov Hansen, S.; Mahmoodian, S.; Liu, J.; Thyrrestrup, H.; Lee, E. H.; Song, J. D.; Stobbe, S.; Lodahl, P. (2014). "Near-Unity Coupling Efficiency of a Quantum Emitter to a Photonic Crystal Waveguide". Physical Review Letters. 113 (9): 093603. doi:10.1103/PhysRevLett.113.093603. 
  17. ^ Joannopoulos et al. 2008, s. 253-264.
Konuyla ilgili yayınlarlar

Dış bağlantılar

Wikimedia Commons'ta Fotonik kristal ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Manyeto optik tuzak</span>

Manyeto optik tuzak, soğuk, kapana kısılmış nötr örnekleri üretebilmek için lazer soğutma ve uzamsal olarak değişen bir manyetik alan kullanan bir cihazdır. Bir MOT'tan elde edilen sıcaklıklar, foton geri tepme sınırının iki veya üç katı olan atomik türe bağlı olarak birkaç mikrokelvin kadar düşük olabilir. Bununla birlikte, çözülmemiş aşırı ince yapıya sahip atomlar için, örneğin;bir MOT'nta elde edilen sıcaklık Doppler soğutimitinden den daha yüksek olacaktır.

Hüseyin Cavid Erginsoy, Türk fizikçi ve bilim insanı.

<span class="mw-page-title-main">Perdeleme teorileri</span>

Pelerinleme teorileri bilim ve araştırma üzerine dayalı bir elektromanyetik görünmezlik pelerini yaratma fikrine dayanır. Şu andaki çeşitleri arasında metamalzeme pelerinleme, olay pelerinleme, dipolar saçılma iptali, ışık tünelleme iletimi, sensörler ve aktif kaynaklar ve akustik metamalzemeler yer alır.

<span class="mw-page-title-main">David Lee (fizikçi)</span> Amerikalı fizikçi

David Lee Morris "helyum-3 süperakışkanlık buluşları için" Robert C. Richardson ve Douglas Osheroff ile Fizik 1996 Nobel Ödülü'nü kazanan Amerikalı fizikçi.

Dolanıklık, kuantum mekaniğine özgü bir olgudur. Kuantum fiziğine göre iki benzer parçacık birbiriyle eşzamanlılığa sahiptir. Bu parçacıklar ayrı yerlerde birbirinden eşzamanlı olarak etkilenirler. İki elektron parçası ışık yılına yakın uzaklıkta olsa dahi birbirlerini etkileyebilirler. Bu sayede birbirinden ışık yılına yakın bir uzaklıkta olan bir elektron kendi çevresi etrafında sağa dönerken diğer bir elektron parçası sola dönecektir.

Süperlens, kırınım sınırının ötesine giden metamateryallerin kullanıldığı bir mercektir. Kırınım sınırı geleneksel lenslerin ve mikroskopların çözünürlük duyarlılığının limitidir. Farklı yollar ile kırınım sınırının ötesine geçebilen birçok lens çeşidi vardır ancak onları engelleyen ve işlevlerini etkileyen birçok etmen vardır.

<span class="mw-page-title-main">Süpersüreklilik</span>

Optikte süpersüreklilik, doğrusal olmayan işlemlerin bir pompa ışını üzerinde birlikte hareket etmesiyle orijinal pompa ışınının ciddi bir spektral genişlemesi sonucu oluşur. Örneğin; mikro yapılı fiber optik kullanılarak akıcı bir süpersüreklilik sağlanır. Ne kadar bir genişlemenin bir süpersüreklilik sağlayabileceği hakkında kesin bir açıklama bulunmamaktadır. Ancak araştırmacılar 60 nanometrelik bir genişlemeye ne kadar yaklaşırlarsa süpersürekliliğin gerçekleşmesinin ihtimalinin o kadar çok olacağını iddia ettiler.

Tetrakuark, parçacık fiziğinde, dört valans kuarktan oluşan ve varlığı tahmin edilmesine karşın henüz kanıtlanamamış egzotik mezondur. Prensipte, bir tetrakuark durumu kuantum renk dinamiği içinde yer alabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Egzotik hadron</span>

Egzotik hadron, kuarklar ile gluonlardan meydana gelen, sıradan hadronların aksine iki ya da üç kuarktan fazlasını içeren atomaltı parçacıktır. Egzotik baryonlar, üç kuarka sahip sıradan baryonlardan; egzotik mezonlar ise birer kuark ve antikuarka sahip sıradan mezonlardan ayrılır. Teoride, renk yükü beyaz olduğu müddetçe bir hadronun kuark sayısında herhangi bir limit yoktur.

Parton, Richard Feynman tarafından ortaya atılan bir hadron modelidir. Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi'nde (SLAC) 1968 yılında yapılan derin inelastik saçılma deneyleri, protonun daha küçük, nokta benzeri parçacıklardan oluştuğunu ve böylece bir temel parçacık olmadığını gösterdi. O dönemde fizikçiler bu nesneleri kuarklar ile ilişkilendirmek konusunda tereddütlü olduklarından parçacıklar, Feynman tarafından türetilen "parton" olarak adlandırdı. Bu deneyler sırasında gözlemlenen cisimler, diğer çeşnilerin de keşfedilmesiyle daha sonra yukarı ve aşağı kuark olarak tanımlanacaktı. Buna rağmen parton, hadronların bileşenlerini tanımlayan ortak bir terim olarak kullanımda kaldı.

<span class="mw-page-title-main">J/psi mezonu</span>

J/psi mezonu veya psion bir atomaltı parçacık. Bir tane tılsım kuark ve bir de tılsım antikuarktan oluşan bir çeşni değiştiren yüksüz mezonudur. Bir tılsım kuark ve bir tılsım antikuarkın bağlı hali ile oluşan mezonlar "karmoniyum" olarak anılır. En yaygın karmoniyum, düşük değişim kütlesi, 3.0969 GeV/c23,0969 GeV/c2 yani ηc̅ ' nin (2.9836 GeV/c22,9836 GeV/c2) biraz üzerinde, sebebi ile J/psi mezondur. Bu mezon ortalama 7.2×10−21 s7,2×10-21 s ömre sahiptir.Fakat bu süre tahmin edilen 1000 kat daha uzundur.

Çeşni değiştiren nötr akım ya da çeşni değiştiren yüksüz akım, elektrik yükü değişmeksizin fermiyon akımının çeşnisini değişimi anlamına gelen hipotetik ifade. Eğer doğada olursalar, bu işlemleri henüz deneyde gözlenmemiş olguları tetikleyebilir. Çeşni değiştiren yüksüz akımlar Standard Modelde üç seviyenin ötesinde var olabilir fakat GIM mekanizması tarafından bir hayli baskılanır. Birkaç birlik FCNCs için araştırmalar yaptı. 2005' te Tevatron CDF deneyinde tuhaf B-mezonunun phi mezonlarına FCNC bozulması ilk kez gözlendi.

Ters beta bozunması, genelde IBD olarak kısaltılır, elektron antinötrinosunun bir protonu saçması ile pozitron ve nötron oluşmasını içeren nükleer reaksiyon. Bu bozunma nötrino detektörlerinde elektron antinötrino tespiti için yaygın olarak kullanılır.

Hadronlaşma veya hadronizasyon, hadronların kuarklar ve gluonların dışında oluşma işlemidir. Bu olay, kuarklar ve gluanların oluştuğu bir parçacık çarpıştırıcıda yüksek enerjili bir çarpışma ile olur. Renk hapsi nedeni ile kuarklar ve hadronlar kendi başlarına var olamazlar. Standart Model'e göre, bunlar vakumdan spontane şekilde oluşmuş kuarklar ve antikuarklar ile birleşerek hadronları oluştururlar. Hadronlaşmanın kuantum renk dinamikleri henüz tam olarak anlaşılamamıştır ama birkaç olgu çalışmasında modellenip parametrize edilmiştir. Bu çalışmalardan biri Lund ip modelidir. Aynı zamanda uzun menzil kuantum renk dinamiği yaklaşım şemaları da mevcuttur.

Parçacık fiziğinde asimptotik özgürlük, enerji ölçeği yükseldikçe ve ilgili uzunluk ölçeği azaldıkça iki parçacık arası bağın asimptotik olarak zayıf olmasına sebebiyet veren ayar teorilerinin özelliklerinden biridir.

Ksi baryonları, birinci çeşni nesillerinden bir kuarka, daha yüksek çeşnili nesillerinden ise iki kuarka sahip, Ξ sembolüyle gösterilen hadron parçacığı ailesidir. Bu nedenlerden ötürü bu tip parçacıklar birer baryondur, toplam izospinleri 1/2'dir ve nötr olabildikleri gibi +2, +1 ya da -1 temel yüke sahip olabilirler. Yüklü Ksi baryonları ilk kez 1952'de, Manchester grubu tarafından gerçekleştirilen kozmik ışın deneyleri sırasında gözlemlenmiştir. Nötr Ksi baryonlarının ilk kez gözlemlenmesi ise 1959'da, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda gerçekleştirildi. Kararsız durumları, bozunma zinciri sonucunda daha hafif parçacıklara bozunmaları sebebiyle geçmişte çağlayan parçacıklar olarak da anılmaktaydılar.

Orbiton, holonlar ve spinonlar ile birlikte, katıların içindeki elektronların spin-yük ayrımı sırasında bölünerek oluşturduğu ve mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda hapsedilen sanki parçacıktır. Elektron, teorik olarak her zaman bu üç sanki parçacığın bir bağlı durumu olarak kabul edilmektedir. Bunlardan orbitron, elektronun yörüngesel konumunu taşımaktadır. Belli şartlar altında ise hapis durumlarından kurtularak bağımsız parçacıklar olarak davranabilmektedirler.

Parçacık fiziğinde Peccei – Quinn teorisi, güçlü CP sorununun çözümü için iyi bilinen, uzun süredir devam eden bir öneridir. 1977 yılında Roberto Peccei ve Helen Quinn tarafından formüle edildi. Teori, QCD Lagrangian'ın “terim” olarak bilinen CP'yi ihlal eden bir terimle uzatılmasını önermektedir.

<span class="mw-page-title-main">Negatif indisli metamalzeme</span>

Negatif indisli metamalzemeler (NIM), kırılma indisi belli frekans aralıklarında negatif değer alan metamalzemelerdir. Kırılma indisinin negatif olması bu yapay malzemelerde "negatif kırılma" gibi doğal malzemelerde bulunmayan özelliklere sahip olmasını sağlamaktadır. Bu malzemelerin yapay tepkileri dolayısıyla elektrodinamikteki standart sağ el kuralı kuralı bu ortamlarda tersine döner; bu nedenle negatif indisli metamalzemeler aynı zamanda "solak malzemeler" olarak bilinmektedir.

<span class="mw-page-title-main">John Pendry</span>

Sir John Pendry, İngiliz fizikçi. Imperial College London'da teorik katı hâl fiziği anabilim dalında profesörlük yapan Pendry, metamalzemeler ve perdeleme teorileri üzerine yaptığı çalışmalar ile tanınmaktadır. 2004 yılında Sir unvanını alan fizikçi, 2014 yılında nano-optik alanına olan katkılarından dolayı Norveç Bilimler Akademisi tarafından Kavli Nanobilim Ödülü'ne layık görülmüştür.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.