Uusi kvanttimateriaali mahdollistaa elektroniset innovaatiot
“Ehdottamamme materiaali, jossa varauksenkuljettajat liikkuvat kuten relativistiset hiukkaset kaarevassa avaruudessa, on pienoiskokoinen testilaboratorio kaarevan avaruuden kvanttifysiikalle ja kosmologian ilmiömaailmalle”, kiteyttää Alex Westström.
Weylin semimetallit ovat aktiivisesti tutkittuja puolijohdemateriaaleja. Koska aineen varauksenkuljettajat käyttäytyvät valonnopeudella liikkuvien massattomien hiukkasten kaltaisesti, niiden liike muistuttaa Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian fysiikkaa. Weylin metamateriaaleissa varauksen kuljettajat liikkuvat kaarevassa avaruudessa ja imitoivat yleisen suhteellisuusteorian ilmiömaailmaa.
“Weylin metamateriaalit tarjoavat teoreettisen mahdollisuuden täysin uuden tyyppisiin elektroniikan sovelluksiin, kuten optiikasta tuttuihin fokusoiviin linsseihin”, kertoo Aalto-yliopiston dosentti Teemu Ojanen.
Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria kuvaa gravitaatiota aika-avaruuden kaarevana geometriana, joka määrää kappaleiden liikkeet planeetoista galakseihin. Weylin metamateriaalien teoria yhdistelee kiinteän olomuodon fysiikan, hiukkasfysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian ideoita.
Weylin metamateriaalien keinotekoinen kaareva geometria tarjoaa yllättäen myös aivan uuden näkökulman elektroniikan sovelluksiin. Varauksenkuljettajien liikettä voi ohjailla luomalla toivottu geometria materiaaliin.
“Optiikassa on vuosisatojen ajan tiedetty, että valo kulkee nopeinta reittiä. Jos väliaineilla luotu valon tuntema geometria on kaareva, valon säteet kulkevat käyräviivaista reittiä. Optisissa näkymättömyyslaitteissa säteet kiertävät kätketyn esineen. Vastaavan toiminnallisuuden toteuttaminen elektroniikan järjestelmissä voisi mullistaa koko tutkimusalan”, kuvailee Ojanen.
Tutkimus on ilmestynyt Physical Review X -lehdessä. Tutkimus on suoritettu Aalto-yliopiston Fysiikan laitoksella Theory of Quantum Matter -tutkimusryhmässä.
Artikkelin tiedot
Alex Westström and Teemu Ojanen: Designer curved-space geometry for relativistic fermions in Weyl metamaterials Physical Review X 7 2017. https://journals.aps.org/prx/pdf/10.1103/PhysRevX.7.041026
Yhteyshenkilöt
dosentti Teemu Ojanen
Aalto-yliopisto
teemu.ojanen@aalto.fi
p. 040 5105 406
Suomen Akatemian viestintä
tiedottaja Leena Vähäkylä
p. 029 5335 139
leena.vahakyla@aka.fi
Kuvat
Tietoja julkaisijasta
Suomen Akatemia rahoittaa korkealaatuista tieteellistä tutkimusta, toimii tieteen ja tiedepolitiikan asiantuntijana sekä vahvistaa tieteen ja tutkimustyön asemaa yhteiskunnassa. Pyrimme toiminnassamme siihen, että suomalainen tutkimus uusiutuu, monipuolistuu ja kansainvälistyy. Luomme edellytyksiä tutkijankoulutukselle ja tutkijanuralle, kansainvälistymiselle ja tutkimustulosten hyödyntämiselle. Katamme kaikki tieteen ja tutkimuksen alat. Vuonna 2024 rahoitamme tutkimusta lähes 488 miljoonalla eurolla. Akatemia toimii opetus- ja kulttuuriministeriön hallinnonalalla.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Suomen Akatemia
COHORT-arviointiryhmä: terveystietorekisterit saatava helpommin tutkijoiden käyttöön7.3.2024 11:26:13 EET | Tiedote
Erilaisiin rekistereihin pohjautuvat laajat suomalaiset terveydentutkimuksen seurantatutkimukset ovat vaikeuksissa tietosuojan takia. Lupia rekistereiden käyttöön on yhä vaikeampi ja hitaampaa saada. Siksi Suomen Akatemian Terveyttä kohorteista ja biopankeista (COHORT) -akatemiaohjelman arviointiraportti päätyykin esittämään tähän ongelmaan puuttumista.
Forskningsinfrastrukturer får finansiering från Finlands Akademi1.2.2024 10:05:10 EET | Tiedote
Kommittén för forskningens infrastrukturer vid Finlands Akademi har beviljat elva projekt drygt 22 miljoner euro i finansiering för att bygga och utveckla nationella och internationella forskningsinfrastrukturer. Det här är de andra och sista delbesluten om FIRI 2023-utlysningen. Totalt beviljade Akademin över 52 miljoner euro inom utlysningen. FIRI-finansieringen stöder uppbyggnad och utveckling av högklassiga forskningsinfrastrukturer, som lägger grunden för genomslagskraftig forskning, utveckling och innovation.
Suomen Akatemialta huomattava rahoitus tutkimusinfrastruktuureille1.2.2024 10:05:10 EET | Tiedote
Suomen Akatemian tutkimusinfrastruktuurikomitea on myöntänyt rahoituksen 11 hankkeelle kansallisten ja kansainvälisten tutkimusinfrastruktuurien rakentamiseen ja kehittämiseen. Yhteensä rahoitusta myönnettiin yli 22 miljoonaa euroa. Kyseessä ovat loput FIRI 2023 -tutkimusinfrastruktuurihaun päätöksistä. Kokonaisuudessaan FIRI2023 -haussa tutkimusinfrastruktuurihankkeille myönnettiin yli 52 miljoonaa euroa. FIRI-rahoituksella tuetaan korkeatasoisten tutkimusinfrastruktuurien rakentamista ja kehittämistä vaikuttavan TKI-toiminnan perustana.
Research infrastructures receive major funding from Research Council of Finland1.2.2024 10:05:10 EET | Press release
The Finnish Research Infrastructure Committee at the Research Council of Finland has awarded eleven projects more than 22 million euros in funding to build and upgrade national and international research infrastructures. This was the second and last set of decisions on the FIRI 2023 call. The funding granted under the call totals more than 52 million euros. FIRI funding supports the establishment and upgrading of high-quality research infrastructures, which lay a solid foundation for high-impact research, development and innovation.
Suomen Akatemia myönsi akatemiapalkinnot Simo Hosiolle ja Timo Miettiselle24.1.2024 08:00:27 EET | Tiedote
Ihmisjoukkojen hajautetun älyn saattamista hyötykäyttöön tutkiva Simo Hosio ja nyky-Euroopan taustalla vaikuttavia ideoita ja aateperintöjä tutkiva Timo Miettinen palkitaan poikkeuksellisesta tieteellisestä rohkeudesta ja luovuudesta sekä toiminnasta tieteen yhteiskunnallisen vaikuttavuuden edistämiseksi.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme