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Toshiro Kodera: Gyrotropes électromagnétique

Nous avons appris beaucoup en regardant les pourparlers du metaltech Superconferences. Encore, c'est un événement rare pour apprendre totalement quelque chose nouveau. Ingénieur de micro-onde, professeur et pirate furieux [Toshiro Kodera] a donné une conversation sur quelque recherche courante qu'il fait: remplaçant matière du gyrotropic aimantée naturelle avec metamaterials construit pour faire des antennes de la direction de la poutre bilatérales et plus.

Si vous déjà complètement compris que dernière phrase, vous ne pouvez pas apprendre comme beaucoup de [Toshiro] 's parlent comme nous avons fait. Si vous êtes à tout intéressé à phénomènes de la radio-fréquence étranges, propriétés matérielles nettes, ou êtes juste curieux, endossez le chapeau de votre sorcier de la physique et regardez sa présentation. Juste au-dessous de la vidéo, nous essaierons de vous donner les Notes du Cliff.

Freaking Aimants, Comment est-ce qu'Ils Travaillent?

Dans la fin, que [Dr. Kodera] est après est quelque chose comme une diode, mais pour les micro-ondes: une matière qui laissera des vagues passe dans une direction mais pas dans l'autre. Les telles matières existent déjà et sont dans les applications très spécialisées en cours d'utilisation, mais faire le ferrite particulier dont est exigé est cher, et préjudiciable à l'environnement parce qu'ils exigent Yttrium qui se produit le long de minerais radioactifs. Et en tout cas, les yttrium repassent le grenat est incompatible avec les technologies du silicium, donc il ne sera jamais intégré dans ICs.

Mais quels yttrium repassent grenat que fait que font est objet exposé gyrotropy aimanté, et ici est notre première leçon de la physique. Les aimants fonctionnent à cause de domaines d'électrons avec rotation semblable. Comme les enroulements dans un inducteur, les charges tournantes font un champ aimanté. Si vous frappez certaines matières aimantées avec un champ aimanté externe, il met efficacement un moment de rotation sur eux.

Si vous pensez à l'électron tournant comme un gyroscope, et vous vous souvenez de quelque chose au sujet de vecteur produits en colère, vous rappellerez que quand vous appliquez un moment de rotation externe à un gyroscope, il commence à osciller ou precess . Le phénomène équivalent dans les électrons est gyrotropy aimanté , et obtenir le precessing des électrons tournant casse une symétrie dans les propriétés aimantées de la matière. Et ce dans le tour est la clef à faire à sens unique agiter la propagation possible.

L'autre dessous d'utiliser gyrotropy aimanté naturel dans une "diode de la vague"" est que la fréquence avec laquelle le precess des électrons dépend de la force de champ aimantée a appliqué. En particulier, ils precess à 28 GHz par Tesla de champ aimanté appliqué. Vous pouvez obtenir un Tesla à ou donc sur la surface d'un aimant du neodymium, mais si vous voulez le produire avec un électro-aimant, il devient défier. un système MRI court à un à trois Tesla, et les détecteurs dans le Grand Hadron Collider à CERN exécutent seulement 8 T. Dans court, rendre gyrotropes aimanté naturel utile dans la gamme de micro-onde exige de grands aimants.

Metamaterials

[Dr. Kodera] 'l'approche s est développer de petits circuits hors de matières non-exotiques qui, quand a regardé ensemble comme un total, ayez les mêmes propriétés matérielles de gyrotropy aimanté. Si les sous-circuits individuels sont petits assez comparé à la longueur d'onde d'intérêt, les metamaterial se comporteront comme une matière homogène aussi loin que le dessinateur est intéressé, mais peut éviter d'utiliser des éléments de rare-monde ou des champs aimantés forts exigeant.

L'unité de base de [Dr. Kodera] 'l'enquête s est une bague avec un intervalle dedans. Comme le fendre-bague dans Hertz tôt électromagnétique expérimente que la bague oscillera le mieux à une fréquence résonnante particulière. Si loin, si symétrique. En revanche une diode (ou FET usagé comme une diode) est placée dans l'intervalle de la bague, en cassant la symétrie et permettant à cet élément de base d'être le jeu de construction pour diode-comme metamaterials électromagnétique.

Dans la conversation, [Dr. Kodera] présente un circulateur, une antenne poutre-manoeuvrable et une antenne double a fait utiliser cette technique. Un circulateur est un appareil de trois-port avec la propriété bizarre qui signale le départ dans le port 1 sortez de port 2 mais pas port 3, le départ des signaux dans port 2 sort de port 3 mais pas port 1, et le départ des signaux dans le port 3 sort de port 1, mais pas 2.

Son antenne double est fondamentalement une extension rayonnant d'un circulateur. en utilisant cette propriété à sens unique, il est capable de transmettre et recevez en même temps sur la même antenne sans obtenir les signaux mélangé. Fou. Il y a plus de détail au sujet des applications et la physique dans la conversation.

Clark Kent? Ou Superman?

Jusqu'à cette conversation, nous savions seulement [Toshiro Kodera] comme [kodera2t], un contributaire prolifique à metaltech.io et Tindie. Nous en avons couvert quelques-uns de ses projets avant sur le blog. Nous savions qu'il s'est intéressé à microcontroller de minimaliste projette , capable de miniaturisation étonnante , et un entrepreneur de qualité homebrew PCBs. Nous étions assez certains qu'il n'était pas réellement un cobaye , mais c'est agréable de voir ce confirmé sur scène.

que Nous sommes souvent comme impressionné par quels membres de la communauté metaltech fait quand ils ne hachent pas comme quand ils sont. Ce n'est pas une surprise que quelques-unes des toux sèche vraiment brillantes viennent de gens qui sont pour vivre aussi brillants, mais il inspire néanmoins pour voir cela qui un groupe de talent que nous avons réellement ici. Remerciements, [Dr. Kodera] pour nous donner un coup d'oeil furtif dans cet autre côté de votre vie. Mais maintient aussi les toux sèche du microcontroller!
Filed sous: escroque , sans fil hache


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