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Scoperta dei circuiti topologici di LC che trasportano le onde EM senza retrodiffusione

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Gli ingegneri sono riuscito a fabbricare i circuiti topologici di LC sistemati in un modello del favo in cui le onde elettromagnetiche (EM) possono propagarsi senza retrodiffusione anche quando le vie girano acutamente. Questi circuiti possono essere adatti ad uso come guide d'onda elettromagnetiche ad alta frequenza, che permetterebbero la miniaturizzazione e l'alta integrazione in vari dispositivi di elettronica, quali i telefoni cellulari.

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NIMS è riuscito a fabbricare i circuiti topologici di LC sistemati in un modello del favo in cui le onde elettromagnetiche (EM) possono propagarsi senza retrodiffusione anche quando le vie girano acutamente. Questi circuiti possono essere adatti ad uso come guide d'onda elettromagnetiche ad alta frequenza, che permetterebbero la miniaturizzazione e l'alta integrazione in vari dispositivi di elettronica, quali i telefoni cellulari.

C'è stato un impulso nella ricerca i materiali con le proprietà topologiche, di cui le funzioni non sono influenzate anche se le forme del campione sono cambiate. Le proprietà topologiche in primo luogo sono state scoperte nei sistemi dell'elettrone e più recentemente la nozione è stata sviluppata per luce e le microonde, che si pensa che fosse utile per la costruzione delle guide d'onda ottiche ed elettromagnetiche immuni alla retrodiffusione. Tuttavia, la realizzazione delle proprietà topologiche alla luce ed alle microonde richiede normalmente i materiali giromagnetici nell'ambito di un campo magnetico esterno, o alcune strutture complesse. Per abbinare le tecnologie attuali di fotonica e di elettronica, è importante raggiungere le proprietà topologiche basate sui materiali convenzionali e sulle strutture semplici.

Nel 2015, questo gruppo di ricerca ha dimostrato con successo le proprietà topologiche alla luce ed alle microonde in una grata del favo dei cilindri dielettrici, quale silicio. Questa volta, il gruppo ha rivelato teoricamente in una microstriscia, un circuito piano, quel onde elettromagnetiche raggiungono le proprietà topologiche quando le lame metalliche formano un modello del favo e le larghezze della striscia di inter esagono e di intra-esagono sono differenti. Il gruppo inoltre ha fabbricato le microstrisce ed ha misurato i campi elettrici sulle loro superfici e con successo ha osservato la struttura dettagliata dei modi elettromagnetici topologici, dove i vortici di energia elettromagnetica polarizzati in una direzione specifica sono generati durante la propagazione delle onde.

Questa ricerca dimostra che la propagazione topologica delle onde elettromagnetiche può essere indotta facendo uso dei materiali convenzionali in una struttura semplice. Poiché la propagazione delle onde elettromagnetica topologica è immune a backscatter anche quando le vie girano acutamente, le progettazioni dei circuiti elettromagnetici compatti diventano possibili, conducendo alla miniaturizzazione ed all'alta integrazione dei dispositivi di elettronica. Inoltre, la direzione di vortice e la vorticosità connessa con i modi elettromagnetici topologici possono essere utilizzate come supporti di dati nelle comunicazioni ad alta densità di informazioni. Tutte queste caratteristiche possono contribuire allo sviluppo di società dell'informazione avanzata rappresentato in IoT e veicoli autonomi.