Bilim insanları uzun süredir elektrik yerine fotonlarla çalışan bilgisayarlar geliştirmeye çalışıyor. Bu teknoloji, daha yüksek hız ve çok daha düşük enerji tüketimi vaat ediyor. Ancak şimdiye kadar ışık sinyallerini kayıpsız yönlendirebilen bir malzeme bulunamadığı için ilerleme sınırlı kaldı. New York Üniversitesi (NYU) araştırmacıları, bu engeli aşabilecek yeni bir yapı geliştirdiklerini açıkladı. “Jiromorf” adı verilen bu hibrit malzeme, hem sıvı hem kristal gibi davranarak istenmeyen ışığı durdurmada daha önce bilinen hiçbir tasarımla kıyaslanamayacak düzeyde performans gösteriyor.
YENİ MALZEME SINIFINA DOĞRU
Araştırmanın kıdemli yazarı Prof. Stefano Martiniani, “Jiromorflar, bilinen hiçbir yapıya benzemiyor. Bu benzersiz yapı, izotropik bant aralığı malzemelerinde bugüne kadar ulaşılamayan bir seviyeyi mümkün kılıyor,” ifadelerini kullandı. Tarih boyunca, ışığı tüm yönlerden kısmen engelleyebilen kuasikristaller bu alanda en iyi aday olarak görülüyordu. Ancak bu yapılar ışığı yalnızca belirli yönlerden sınırlayabiliyor, tam yalıtım sağlayamıyordu. NYU ekibinin keşfi, bu sınırlamayı ortadan kaldırarak fotonik hesaplamada yeni bir dönemi başlatabilir.
DÜZENSİZLİKTE GİZLİ DÜZEN
NYU ekibi, çözümü metamalzemeler kullanarak buldu. Metamalzemeler, özelliklerini kimyasal bileşimlerinden değil, geometrik tasarımlarından alan mühendislik yapıları olarak tanımlanıyor. Ekip, düzensizlik ve düzen arasında yeni bir denge yakalayabilen bir algoritma geliştirerek “ilişkili düzensizlik” adını verdikleri bir yapı tasarladı. Martiniani, bu yaklaşımı şöyle açıklıyor: “Bir ormandaki ağaçları düşünün; rastgele konumlarda büyürler ama belirli bir mesafeyi korurlar. Jiromorflar da bu prensiple, rastgelelik ve düzeni birleştiriyor.”
IŞIĞI TAMAMEN ENGELLİYOR
Araştırmanın başyazarı Mathias Casiulis, jiromorfların sıvı benzeri rastgeleliğe rağmen uzun menzilli düzenler oluşturduğunu belirterek, “Bu sayede ışık dalgalarının hiçbir yönden nüfuz edemeyeceği bant aralıkları yaratabiliyoruz,” dedi. Ekip, tüm izotropik bant aralığı malzemelerinde ortak bir “yapısal imza” tespit etti ve bu özelliği optimize ederek yeni bir malzeme sınıfının kapısını araladı.
FOTON TABANLI GELECEĞE ADIM
Simons Hesaplamalı Fiziksel Kimya Merkezi ve ABD Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi tarafından desteklenen çalışma, ışık tabanlı hesaplamanın günlük kullanım alanlarına daha da yaklaşmasını sağlayabilir. Uzmanlara göre jiromorflar, enerji verimliliği yüksek optik çipler, ultra hızlı iletişim sistemleri ve yeni nesil yapay zekâ donanımları için devrim niteliğinde bir temel oluşturabilir.
