Bilim insanları, 4D sentetik boyut yöntemine dayalı bir metamalzeme geliştirmeyi başardılar. Bu yeni sentetik malzeme, kuantum hesaplama konusunda potansiyel bir devrim yaratabilir.
Biz insanlar, dünya üzerindeki diğer insanlar gibi, çevremizi üç boyutlu (3D) olarak deneyimleyen canlılarız. Günlük yaşantımızı X, Y ve Z eksenleri boyunca veya daha net bir ifadeyle yukarı-aşağı, sağa-sola, ileri-geri yönlerinde deneyimlemekteyiz. Fakat son yıllarda Missouri Üniversitesi‘ndeki bilim insanları, mevcut fiziksel gerçekliğimizi bir uzantısı olarak kabul ederek “dördüncü boyutu” (4D) ya da sentetik boyutu araştırmaktadırlar.
4 Boyutlu Metamalzeme Geliştirildi
Missouri Üniversitesi bilim insanları, 4D sentetik boyut yöntemine dayalı yeni bir metamalzeme formunu geliştirdiler. Resmi açıklamaya göre, katı bir malzemenin yüzeyindeki enerji dalgalarını kontrol etme yeteneği de dahil olmak üzere 4D yeteneklerine sahip yeni bir sentetik metamalzeme başarıyla oluşturuldu. Bu dalgalar, mekanik yüzey dalgaları olarak adlandırılır ve titreşimlerin katı malzemenin yüzeyi boyunca nasıl hareket ettiğinin temelini oluştururlar.
Çalışmanın eş yazarı Guoliang Huang, resmi bir açıklamada “Geleneksel malzemeler yalnızca X, Y ve Z eksenleriyle sınırlıdır. Ancak şimdi sentetik boyutta veya 4D’de malzemeler inşa ediyoruz, bu da enerji dalgası yolunu, bir malzemenin bir köşesinden diğerine istediğimiz şekilde manipüle etmemize olanak tanıyor” şeklinde ifade etti.
4D Malzeme Nerelerde Kullanılacak?
Ekibin keşfi, şu an itibarıyla diğer bilim insanlarının gerektiğinde alıp uyarlayabileceği bir yapı taşı niteliği taşıyor. Ancak bu yeni metamalzeme aynı zamanda inşaat mühendisliği, mikro-elektromekanik sistemler (MEMS) ve ulusal savunma gibi daha geniş uygulamalar için ölçeklendirilebilme potansiyeline de sahip.
Bu çığır açıcı keşif, topoloji adı verilen bir matematik alanı kullanılarak geliştirildi. Bu alanda, şekillerin ve uzaydaki düzenlerin incelenmesiyle ilgileniyor. Bu keşif, topolojik pompalama adı verilen bir teknikle gerçekleştirildi. Topolojik pompalama, daha yüksek boyutlu kuantum-mekanik etkilerin geliştirilmesine imkan tanıyarak gelecekte kuantum mekaniği ve kuantum hesaplamalarında önemli ilerlemelere öncülük edebilir.
Malzeme ayrıca depreme dayanıklı yapılar için teknik çözümler geliştirmek üzere de kullanılabilir. Huang, yaptığı açıklamada “Bir depremden kaynaklanan enerjinin yüzde 90’ı dünyanın yüzeyi boyunca yayılıyor. Bu nedenle, yastık benzeri bir yapının bu malzemeyle kaplanması ve binanın altına yerleştirilmesi, potansiyel olarak yapının deprem sırasında çökmesini önlemeye yardımcı olabilir” diyor.
