多国科学家展开合作,成功制造了第一个二维

时间晶体是超材料的一个子集，是一种合成材料，具有天然物质所不具备的特性。年，诺贝尔物理学奖得主弗兰克·威尔泽克（FrankWilczek）提出了时间晶体的概念，时间晶体通过周期性地改变其财产而非空间属性，与传统晶体完全不同。目前，光子学研究人员正在研究这些材料的首个光学变体，称为光子时间晶体，它通过有效放大电磁波，在增强无线通信信号和下一代激光系统方面表现出了很有前途的应用。

降维促进了光子时间晶体的实现，先前的研究主要集中在大块材料或三维结构上。然而，实现体光子时间晶体带来了重大挑战，实验仍然局限于缺乏实际应用的模型系统。来自纳米技术研究所（INT）、KIT理论固态物理研究所（TFP）、芬兰阿尔托大学和美国斯坦福大学的研究人员设计了一种新的方法，并在《科学进展》杂志上记录了他们的发现，该团队成功地制造了第一个二维光子时间晶体，这是一种非常薄的超材料层。该研究的主要作者将结构的维度从3D降低到2D大大简化了其步骤，从而实现了光子时间晶体。

研究人员设计并合成了一种二维电磁结构，其中包含周期性嵌入的可调谐组件，在时间上动态重复其电磁特性。他们通过实验证实了关于二维结构行为的理论预测，并首次在光子时间晶体中观察到了稳健的波放大。这一突破性的发现有将显著推进无线通信、集成电路和激光等技术，增强电磁波可能有助于开发更强大和高效的无线发射机和接收机。此外，在表面涂覆二维光子时间晶体可以缓解无线传输中的信号衰减，这是一个普遍存在的瓶颈问题。此外，2D光子时间晶体可以通过消除对通常在激光腔中使用的复杂体镜的需要来简化激光器设计。

这一关键应用源于2D光子时间晶体不仅放大自由空间中的入射电磁波，还放大用于集成电路中电子元件之间通信的表面波。王博士解释说，随着表面波的传播，材料损耗会降低信号强度。通过用2D光子时间晶体覆盖传播介质，可以放大表面波，从而提高通信效率。

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