3 boyutlu köpükler ışığı kontrol edecek. Princeton Üniversitesi’ndeki bilim adamları ‘Weaire-Phelan Köpüğü’ diye bilinen materyalin optik filtre görevi görebileceğini ispatladılar. Bu tür köpükler, 130 yılı aşkın bir zamandır testlere tabi tutuluyor ve bu köpüğü inceleyen araştırmacılar, bu yeni anlayışla optik telekomünikasyon araçlarında çığır açacak yenilikler yaratılabileceğini savunuyorlar.
Bu köpüklerin pratik kullanım alanları çok çeşitli, kimyasal filtrelerden ısı değiştiricilere kadar birçok ürünün ana maddesi olarak kullanılıyor. Köpüğün 19. yüzyılda İskoçyalı fizikçi Lord Kelvin’in dikkatini çeken özelliği ise matematik anlamdaydı; geometrik şekillerin -veya hücrelerin- yüzey alanını azaltan yapılar oluşturma özellikleriyle biliniyorlardı.
1887’de Kelvin, uzayın tamamına yayılmış ‘ışık saçan eterin’ köpük benzeri bir yapıya sahip olabileceğini öne sürmüştü. Üç boyutlu boşlukları doldurmanın etkili bir yolunu ararken baloncuk gibi bir yapıya sahip, günümüzde ‘kelvin köpüğü’ olarak bilinen bir sonuçla karşılaştı.
100 YIL SONRA GELİŞTİRİLDİ, WP KÖPÜĞÜ OLDU
Bu buluştan 100 yıl kadar sonra İrlandalı fizikçi Denis Weaire ve öğrencisi Robert Phelan, Kelvin’in bu buluşunu geliştirdiler ve Weaire-Phelan (WP) köpüğü ismi verildi.
WP sabun köpüğü veya bira üzerindeki köpüğü andırsa da Kelvin’in tek tip hücreli köpüğünden farklı tarafı eşit hacimli iki tip hücreden oluşan oldukça düzenli bir birleşim olması…
Bu buluşun üzerinden yıllar geçmesine rağmen bir WP köpüğü boşluk dolduran en etkili köpük ünvanını koruyor.
Son günlerde 3 Princeton’lı araştırma görevlisi Klatt, Steinhardt ve Torquato ise WP köpüğünün kıyısı, Kelvin köpüğü , ve baska bir tip kuru billur (kristalli) C15 denilen köpüğünden oluşan 3 boyutlu ‘Fotonik Ağlar’ın optik özelliklerini inceledi. Bu köpüklerin az sıvı içermesi ve diğer özellikleri katılaşmaları için bir avantaj olarak görüldü.
FOTONİK BANT ARALIĞI
Daha sonra Maxwell’in elektromanyetik dalga denklemlerini bu yapılara simüle ederek içlerinden ışığın nasıl geçtiğini gözlediler. Princeton’daki ‘Surface Evolver’ denilen bir software aracı kullanarak köpükler analiz edildi. Gözle görülür ışık benzeri elektromanyetik dalgalar her 3 köpükte de görüldü.
Hesapların sonucunda Kelvin köpüğü %7.7, C15 %13 ve WP köpüğü %16.9 (en yüksek) bant aralığına sahipti.
TELEKOMÜNİKASYONDA KOLAYLIK SAĞLAYACAK
UZUN LAFIN KISASI… Bu da demek oluyor ki, bu üç köpük kullanılarak özellikle telekomünikasyon uygulamalarında ışık nakli ve manipulasyonu gerçekleştirmek artık mümkün.
Şu an internette gezen verinin çoğu cam optik lif ile taşınmakta, fakat hedefe ulaşınca fotonik sinyal elektrik sinyale dönüşüyor ve bu da hız ile hassasiyet kaybına sebep oluyor.
Torquato’ya göre fotonik bant aralığı materyaller ışığa fiber optik kablolardan cok daha kesin ve başarılı kılavuzluk edebilir ve hatta ışık ile çalışan ölçümlerde optik transistörluk bile yapabilirler.
Fizik dünyası için WP köpüğü avantajlar sağlamaya devam edecek gibi görülüyor.