فهرست مطالب
نرمافزار TMATSOLVER توسط دانشمندان طراحی شده است، که با شبیهسازی پراکندگی موجهای پیچیده برای طراحی متامتریالها، میتواند نامرئی شدن را به یک واقعیت تبدیل کند.
به گزارش تکناک، این فناوری با استفاده از پیشبینی شیوه پراکندگی امواج نوری و صدا، به اجسام اجازه میدهد تا از دید خارج شوند. این دستاورد میتواند کاربردهای گستردهای در زمینههای نظامی و فناوریهای پیشرفته داشته باشد.
این نرمافزار که توسط محققان دانشگاه مککواری توسعه یافته است، میتواند به دقت شیوه پراکندگی موجها (صدا، آب یا نور) را هنگامی که با پیکربندیهای پیچیدهای از ذرات برخورد میکنند، شبیهسازی کند.
این توسعه به طور قابل توجهی توانایی طراحی سریع متامتریالها که مواد مصنوعی هیجانانگیزی هستند را برای تقویت، مسدود کردن یا منحرف کردن موجها با بهبود بخشیدن به آنها نشان میدهد.
01
از 01شبیهسازی آسان با نرمافزار TMATSOLVER
محققان چالش شبیهسازی سریع فرایندهای پراکندگی چندگانه در متامتریالها را حل کردهاند. آنها یک فرمول کلی از موضوع پراکندگی چندگانه ایجاد کردهاند، که میتواند به سادگی و به راحتی ساختارهای معمولی متامتریالها را توصیف و اجرای کارآمد روش خودسازگار مبتنی بر چندقطبی را تسهیل کند.
فرمول آنها در نرمافزار TMATSOLVER پیادهسازی شده است و ابزاری برای محققانی که روی متامتریالها کار میکنند، فراهم میآورد تا طراحیهای متامتریال خود را به سرعت نمونهسازی یا روشهای عددی را به راحتی اعتبارسنجی نمایند.
تحقیقات استفاده از نرمافزار TMATSOLVER را نشان دادند که ابزاری مبتنی بر چندقطب است و تعاملات بین موجها و ذرات با اشکال و خواص مختلف را شبیهسازی میکند.
این مطالعه که در مجله Proceedings of the Royal Society A منتشر شده است، ادعا میکند که نرمافزار TMATSOLVER شبیهسازی آرایشهای تا چند صد پراکندهکننده را حتی زمانی که اشکال پیچیدهای دارند، بسیار آسان میکند.
این نرمافزار از ماتریس انتقال (T-matrix) استفاده میکند، که یک شبکه از اعداد است و به طور کامل توصیف میکند که چگونه یک شی خاص باعث پراکندگی موجها میشود.
محققان دانشگاه مککواری با استفاده از نرمافزار TMATSOLVER توانستهاند ماتریس انتقال (T-matrix) را برای ذراتی که بسیار بزرگتر از طول موج هستند و اشکال پیچیدهای دارند، به دقت محاسبه کنند.
دکتر هاوکینز، نویسنده اصلی این تحقیق گفت: «ماتریس انتقال از دهه ۱۹۶۰ مورد استفاده قرار گرفته است، اما اکنون گام بزرگی در محاسبه دقیق آن برای ذرات بزرگتر و پیچیده برداشته شده است.»
این نرمافزار تواناییهای خود را از طریق چهار مسئله نمونه در طراحی متامتریالها نشان داده است.
این مسائل شامل آرایههایی از ذرات ناهمسانگرد، ذرات مربعی با کنتراست بالا و ساختارهای دورهای قابل تنظیم که امواج را کُند میکنند، میباشد.
متامتریالها به گونهای طراحی شدهاند که دارای خواصی منحصربهفرد باشند، که در طبیعت یافت نمیشوند و به آنها اجازه میدهند با کنترل اندازه، شکل و ترتیب ساختارهای نانومقیاس خود، با امواج الکترومغناطیسی، صوتی یا دیگر امواج تعامل داشته باشند.
نمونههایی از این متامتریالها شامل لنزهای فوقالعاده برای مشاهده اشیا در مقیاس مولکولی، لباسهای نامرئی که تمام نور مرئی را شکست میدهند و جذب کامل امواج برای برداشت انرژی یا کاهش نویز میباشد.
محققان ادعا کردهاند که یافتههای این تحقیق و توسعه ابزار TMATSOLVER کاربردهای گستردهای در تسریع تحقیق و توسعه در بازار جهانی در حال رشد متامتریالها خواهد داشت، که میتوانند برای کنترل دقیق امواج طراحی شوند.
دکتر هاوکینز ادعا کرده که این مطالعه نشان میدهد این نرمافزار میتواند ماتریس انتقال (T-matrix) را برای طیف وسیعی از ذرات با استفاده از تکنیکهای مناسب برای نوع ذره محاسبه کند.
او معتقد است که این موضوع امکان نمونهسازی سریع و اعتبارسنجی طراحیهای جدید متامتریال را فراهم خواهد کرد.
پروفسور لوسی مارشال، رئیس اجرایی دانشکده علوم و مهندسی دانشگاه مککواری نیز بیان کرد: «این نرمافزار میتواند به تسریع پیشرفتهای جدید کمک کند. این تحقیق نمایانگر یک جهش بزرگ در توانایی ما برای طراحی و شبیهسازی متامتریالهای پیچیده است.»
این مطالعه نمونه بارزی از چگونگی پیشبرد روشهای محاسباتی نوآورانه در علم و مهندسی مواد میباشد.
