Fotoniczne kryształy czasu nie są już wyzwaniem. Można je wykorzystać na wiele sposobów 

Kryształy czasu, zwane również czasoprzestrzennymi, są strukturami powtarzalnymi w czasie i przestrzeni. O ich istnieniu mówił w 2012 roku Frank Wilczek, który kilka lat wcześniej otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. 
Fotoniczne kryształy czasu nie są już wyzwaniem. Można je wykorzystać na wiele sposobów 

To właśnie kryształy czasu stanowiły obiekt zainteresowania naukowców stojących za publikacją, która trafiła na łamy Science Advances. Dzięki ich wysiłkom można łatwiej i wydajniej tworzyć fotoniczne kryształy czasu, co z kolei powinno doprowadzić do istotnych postępów w zakresie komunikacji bezprzewodowej oraz tworzenia wydajniejszych laserów.

Czytaj też: 3. edycja Huawei Startup Challenge zakończona. Poznaliśmy laureatów polskiego konkursu

Jak wyjaśniają autorzy badań, stworzone przez nich struktury działają na częstotliwościach mikrofalowych i mogą wzmacniać fale elektromagnetyczne. Taka zdolność stwarza bardzo wszechstronne możliwości, które mogą być pomocne w kilku różnych dziedzinach. 

W jaki sposób doszło do przełomu w badaniach? Kluczem do sukcesu okazała się metapowierzchnia w postaci dwuwymiarowego fotonicznego kryształu czasu. Wcześniej naukowcy stosowali natomiast nieco inne podejście, oparte na strukturach trójwymiarowych. W efekcie, nawet jeśli pojawiały się sukcesy, to trudno było je przekuć w praktyczne zastosowania, które mogłyby wykraczać poza ściany laboratoriów.

Do tej pory kryształy czasu projektowano z wykorzystaniem trójwymiarowych struktur, co ograniczało praktyczne zastosowania

Międzynarodowy zespół, złożony z przedstawicieli uczelni w Stanach Zjednoczonych, Niemczech i Finlandii, odnotował, iż przejście ze struktury 3D na 2D ułatwiło implementację proponowanych elementów. Jak podkreślają, po raz pierwszy udało się zademonstrować, że fotoniczne kryształy czasu mogą wzmacniać padające światło. 

To z kolei rodzi potencjalne zastosowania. Wystarczy sobie wyobrazić scenariusz, w którym wzmocnione fale elektromagnetyczne usprawniają działanie bezprzewodowych nadajników i odbiorników. Poza tym mówi się o prostszej konstrukcji laserów. Ostatecznie największym beneficjentem powinna być dziedzina komunikacji, choć nie można wykluczyć innych potencjalnych zastosowań. 

Czytaj też: Niewłaściwie postrzegamy kolory. Będzie to miało daleko idące konsekwencje

Co istotne, okazuje się, że fotoniczne kryształy czasu zaprojektowane przez autorów nowych badań wzmacniają również fale elektromagnetyczne, które trafiają w nie po podróży wzdłuż powierzchni. Takie fale są wykorzystywane w komunikacji pomiędzy komponentami elektronicznymi w układach scalonych, dlatego można sobie wyobrazić scenariusz, w którym zwiększa się efektywność komunikacji.