Mechanical metamaterial
இயந்திர உருமாற்றங்கள் என்பது அவற்றின் கலவையை விட அவற்றின் கட்டமைப்பால் வரையறுக்கப்பட்ட இயந்திர பண்புகளைக் கொண்ட செயற்கை கட்டமைப்புகள் ஆகும். ஒளியியல் உருமாற்றங்களின் நன்கு அறியப்பட்ட குடும்பத்திற்கு இணையாக அவற்றைக் காணலாம். அவை பெரும்பாலும் எலாஸ்டோடைனமிக் மெட்டாமெட்டீரியல்கள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன, மேலும் ஒலி மெட்டாமெட்டீரியல்களை மறைந்து போகும் வெட்டு ஒரு சிறப்பு நிகழ்வாக சேர்க்கின்றன. அவற்றின் இயந்திர பண்புகள் இயற்கையில் காண முடியாத மதிப்புகளைக் கொண்டிருக்க வடிவமைக்கப்படலாம். இயந்திர உருமாற்றங்களின் எடுத்துக்காட்டுகள் ஒலி/ஒலியியல் உருமாற்றங்கள் ஒலி அல்லது ஒலியியல் உருமாற்றங்கள் இயற்கையில் காணப்படாத ஒலி பண்புகளை வெளிப்படுத்தலாம், அதாவது எதிர்மறை பயனுள்ள மொத்த மாடுலஸ், எதிர்மறை பயனுள்ள வெகுஜன அடர்த்தி அல்லது இரட்டை எதிர்மறை. அவை ஒலி துணை அலைநீளம் இமேஜிங், சூப்பர் லென்சிங், எதிர்மறை ஒளிவிலகல் அல்லது உருமாற்ற ஒலியியல் போன்ற (பெரும்பாலும் இன்னும் முற்றிலும் அறிவியல்) பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எதிர்மறை பாய்சானின் விகிதம் (ஆக்செடிக்ஸ்) பாய்சானின் விகிதம் கொண்ட பொருட்கள், ஒரு பொருள் நீளமாக சுருக்கப்படும்போது எவ்வாறு விரிவடைகிறது (அல்லது சுருங்குகிறது) என்பதை வரையறுக்கிறது. பெரும்பாலான இயற்கை பொருட்கள் நேர்மறையான பாய்சானின் விகிதத்தைக் கொண்டிருந்தாலும் (ஒரு பொருளை அழுத்துவதன் மூலம் அது ஆர்த்தோகனல் திசையில் விரிவடைய வேண்டும் என்ற நமது உள்ளுணர்வு யோசனையுடன் ஒத்துப்போகிறது), ஆக்செடிக் பொருட்கள் என்று அழைக்கப்படும் தீவிர பொருட்களின் குடும்பம் பூஜ்ஜியத்திற்குக் கீழே பாய்சானின் விகிதங்களை வெளிப்படுத்த முடியும். இவற்றின் எடுத்துக்காட்டுகள் இயற்கையில் காணப்படுகின்றன, அல்லது புனையப்பட்டவை, மேலும் பெரும்பாலும் குறைந்த அளவிலான நுண் கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, அவை மொத்தப் பொருட்களுக்கு தீவிர பண்புகளை வழங்குகின்றன. எதிர்மறை பாய்சானின் விகிதத்தைக் (தலைகீழ் அறுகோண கால இடைவெளி செல்) கொண்ட கலவைகளின் எளிய வடிவமைப்புகள் 1985 இல் வெளியிடப்பட்டன. கூடுதலாக, மியூரா மடிப்பு போன்ற சில ஓரிகமி மடிப்புகள் மற்றும் பொதுவாக, ஜிக்ஜாக் அடிப்படையிலான மடிப்புகள் எதிர்மறை பாய்சானின் விகிதத்தை வெளிப்படுத்துவதாகவும் அறியப்படுகிறது. எதிர்மறை நீளமான மற்றும் அளவீட்டு சுருக்க மாற்றங்களைக் கொண்ட உருமாற்றங்கள் சமநிலையில் உள்ள ஒரு மூடிய வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பில், நிலைத்தன்மை கட்டுப்பாடுகள் காரணமாக நீளமான மற்றும் அளவீட்டு சுருக்கத்தன்மை இரண்டும் எதிர்மறை அல்லாதவை. இந்த காரணத்திற்காக, பதற்றம் ஏற்படும் போது, சாதாரண பொருட்கள் பயன்படுத்தப்பட்ட விசையின் திசையில் விரிவடைகின்றன. எவ்வாறாயினும், உருமாற்றங்கள் எதிர்மறை அழுத்த மாற்றங்களை வெளிப்படுத்தும் வகையில் வடிவமைக்கப்படலாம் என்று காட்டப்பட்டுள்ளது, இதன் போது பொருள் பதற்றம் அடையும் போது சுருக்கத்திற்கு உட்படுகிறது (அல்லது அழுத்தம் கொடுக்கப்படும்போது விரிவாக்கம்). ஐசோட்ரோபிக் அழுத்தங்களுக்கு உட்படும் போது, இந்த உருமாற்றங்கள் எதிர்மறை அளவீட்டு சுருக்க மாற்றங்களையும் வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த வகை உருமாற்றங்களில், எதிர்மறையான பதில் பயன்படுத்தப்பட்ட விசையின் திசையில் உள்ளது, இது இந்த பொருட்களை எதிர்மறை குறுக்குவெட்டு பதிலை வெளிப்படுத்தும் பொருட்களிலிருந்து வேறுபடுத்துகிறது (எதிர்மறை பாய்சானின் விகிதத்தைப் பற்றிய ஆய்வில் போன்றவை). பென்டமோட் மெட்டாமெட்டீரியல்கள் அல்லது மெட்டா திரவங்கள் ஒரு பென்டமோட் மெட்டாமெட்டீரியல் என்பது ஒரு செயற்கை முப்பரிமாண கட்டமைப்பாகும், இது ஒரு திடமானதாக இருந்தபோதிலும், ஒரு திரவத்தைப் போல செயல்படுகிறது. எனவே, இது ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட மொத்தத்தை கொண்டுள்ளது, ஆனால் மறைந்து வரும் வெட்டு மாடுலஸைக் கொண்டுள்ளது, அல்லது வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், சுருக்குவது கடினம், ஆனால் சிதைக்க எளிதானது. மேலும் கணித வழியில் பேசுகையில், பென்டமோட் மெட்டாமெட்டீரியல்கள் ஒரு நெகிழ்ச்சி டென்சரைக் கொண்டுள்ளன, இதில் ஒரே ஒரு பூஜ்ஜியமற்ற ஐகென் மதிப்பு மற்றும் ஐந்து (பெண்டா) மறைந்துபோகும் ஐகென் மதிப்புகள் மட்டுமே உள்ளன. பென்டமோட் கட்டமைப்புகள் 1995 ஆம் ஆண்டில் கிரேம் மில்டன் மற்றும் ஆண்ட்ரேஜ் செர்கேவ் ஆகியோரால் கோட்பாட்டளவில் முன்மொழியப்பட்டன, ஆனால் அவை 2012 ஆம் ஆண்டின் முற்பகுதி வரை புனையப்படவில்லை. கோட்பாட்டின் படி, பென்டமோட் உருமாற்றங்கள் முற்றிலும் தன்னிச்சையான நெகிழ்ச்சி பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களுக்கான கட்டுமானத் தொகுதிகளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். பென்டமோட் கட்டமைப்புகளின் அனிசோட்ரோபிக் பதிப்புகள் மாற்று எலாஸ்டோடைனமிக்ஸ் மற்றும் எலாஸ்டோடைனமிக் க்ளோக்கிங் ஆகியவற்றிற்கான ஒரு வேட்பாளராகும். கோசெராட் மற்றும் மைக்ரோபோலார் மெட்டாமெட்டீரியல்கள் பெரும்பாலும் காச்சி நெகிழ்ச்சி இயந்திர மெட்டாமெட்டீரியல்களின் பயனுள்ள நடத்தையை விவரிக்க போதுமானது. வழக்கமான உருமாற்றங்களின் அலகு செல்கள் சென்ட்ரோசிம்மெட்ரிக் இல்லாதபோது, சிரல் மைக்ரோபோலார் நெகிழ்ச்சித்தன்மையைப் (அல்லது கோசெராட்) பயன்படுத்தி ஒரு பயனுள்ள விளக்கம் தேவை என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. மைக்ரோபோலார் நெகிழ்ச்சி நிலையான வழக்கில் மொழிபெயர்ப்பு மற்றும் சுழற்சி கட்டின்மை கூறுகளின் இணைப்பை ஒருங்கிணைக்கிறது மற்றும் ஒளியியல் செயல்பாட்டிற்கு சமமான நடத்தையைக் காட்டுகிறது. 2006 ஆம் ஆண்டில் மில்டன், பிரையன் மற்றும் வில்லிஸ் ஆகியோர் நேரியல் எலாஸ்டோடையனாமிக்ஸின் சரியான மாறாத வடிவம் 1970 களின் பிற்பகுதியிலும் 1980 களின் முற்பகுதியிலும் வில்லிஸ் முன்மொழிந்த உள்ளூர் சமன்பாடுகளின் தொகுப்பாகும், இது ஒரே மாதிரியான பொருட்களின் எலாஸ்டோடையனாமிக்ஸை விவரிக்கிறது. இது வெளிப்படையாக அசாதாரணமான (நெகிழ்வான பொருட்களில்) அழுத்தம், திரிபு மற்றும் திசைவேகத்திற்கும், வேகம், திரிபு மற்றும் திசைவேகத்திற்கும் இடையிலான இணைப்பை உள்ளடக்கியது. நேவியர் சமன்பாடுகளின் மாறுபாடு உருமாற்றக் கோட்பாட்டின் கீழ் ஏற்படலாம், ஆனால் சமச்சீர் அல்லாத அழுத்தத்துடன் கூடிய பொருட்கள் தேவைப்படும், எனவே மேலே குறிப்பிடப்பட்ட கோஸெராட் பொருட்களில் ஆர்வம் இருக்கும். அழுத்த சமச்சீர்மையை உடைக்கும் உடல் முறுக்குவிசையின் விநியோகத்துடன் துருவப் பொருளுடன் ஒரு எலாஸ்டோஸ்டாடிக் மேலங்கி புனையப்பட்டு வெற்றிகரமாக சோதிக்கப்பட்டது. இந்தக் கோட்பாட்டிற்கு நோரிஸ் மற்றும் ஷுவாலோவ் ஆகியோர் ஆய்வறிக்கையில் மேலும் அடித்தளமிட்டனர். இந்த ஆவணங்களின் அடிப்படையில் நேரியல் நெகிழ்ச்சித்தன்மைக்கு அருகிலுள்ள க்ளோக்கிங் பற்றிய கணிதக் கோட்பாடு உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. 2021 ஆம் ஆண்டில் முன்மொழியப்பட்ட மெட்டா-ட்ரைபோ மெட்டீரியல்கள் என்பது உள்ளார்ந்த உணர்தல் மற்றும் ஆற்றல் அறுவடை செயல்பாடுகளுடன் கூடிய பன்முக செயல்பாட்டு இயந்திர உருமாற்றங்களின் ஒரு புதிய வகுப்பாகும். இந்த பொருள் அமைப்புகள் நேர்த்தியாக வடிவமைக்கப்பட்ட மற்றும் இடவியல் ரீதியாக வேறுபட்ட ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் மைக்ரோஸ்ட்ரக்சர்களால் ஆனவை. மெட்டா-ட்ரைபோ மெட்டீரியல்கள், ஏ. கே. ஏ. சுய-விழிப்புணர்வு கலப்பு இயந்திர உருமாற்றங்கள், நானோ ஜெனரேட்டர்களாகவும், அதன் இயக்கச் சூழல் பற்றிய தகவல்களை நேரடியாகச் சேகரிக்க உணர்திறன் ஊடகமாகவும் செயல்பட முடியும். பாரம்பரிய இயந்திர உருமாற்றங்களால் வழங்கப்படும் மேம்பட்ட இயந்திர பண்புகளை அவை இயற்கையாகவே பெறுகின்றன. இயந்திர தூண்டுதலின் கீழ், மெட்டா-ட்ரைபோ மெட்டீரியல்கள் மின் சமிக்ஞைகளை உருவாக்குகின்றன, அவை செயலில் உணர்தல் மற்றும் சென்சார்கள் மற்றும் உட்பொதிக்கப்பட்ட மின்னணுவியல் ஆகியவற்றை மேம்படுத்த பயன்படுத்தப்படலாம். மின்னணு இயந்திர உருமாற்றங்கள் மின்னணு இயந்திர உருமாற்றங்கள் டிஜிட்டல் கம்ப்யூட்டிங் மற்றும் தகவல் சேமிப்பு திறன்களைக் கொண்ட செயலில் உள்ள இயந்திர உருமாற்றங்கள் ஆகும். 2023 ஆம் ஆண்டில் முன்மொழியப்பட்ட மெட்டா-மெக்கானோட்ரானிக்ஸ் (மெக்கானிக்கல் மெட்டாமெட்டீரியல் எலக்ட்ரானிக்ஸ்) என்ற புதிய அறிவியல் துறைக்கான அடித்தளத்தை அவர்கள் உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த பொருள் அமைப்புகள் இயந்திர உருமாற்றங்கள், டிஜிட்டல் மின்னணுவியல் மற்றும் நானோ ஆற்றல் அறுவடை (எ. கா. ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக், பைசோ எலக்ட்ரிக், பைரோ எலக்ட்ரிக்) தொழில்நுட்பங்கள். அவர்கள் வெளிப்புற தூண்டுதல்கள், சுய-சக்தியை உணர்ந்து தகவல்களைச் செயலாக்கி ஒருங்கிணைந்த மூடிய-சுழற்சி கட்டுப்பாட்டு அமைப்பை உருவாக்க முடியும். மின்னணு இயந்திர உருமாற்றங்கள் டிஜிட்டல் லாஜிக் வாயில்களாக வடிவமைக்கப்படலாம், அதாவது, AND, OR, XOR, NAND, NOR, மற்றும் XNOR, அல்லது இயந்திர ரீதியாக பதிலளிக்கும் தரவு சேமிப்பு சாதனங்கள். எனவே, அவை எதிர்கால இயந்திர உருமாற்றக் கணினிகளை (எம்எம்சி) உருவாக்க வழிவகுக்கும், பாரம்பரிய மின்னணுவியல் இயந்திர உருமாற்றங்களால் செய்யப்பட்ட மின்னணுவியலுடன் பூர்த்தி செய்யும். இத்தகைய கணினி உருமாற்ற அமைப்புகள் தீவிர சுமைகள் மற்றும் கடுமையான சூழல்களில் குறிப்பாக பயனுள்ளதாக இருக்கும் (எ. கா. உயர் அழுத்தம், உயர்/குறைந்த வெப்பநிலை மற்றும் கதிர்வீச்சு வெளிப்பாடு) பாரம்பரிய குறைக்கடத்தி மின்னணுவியல் அவற்றின் வடிவமைக்கப்பட்ட தர்க்கரீதியான செயல்பாடுகளை பராமரிக்க முடியாது. ஹைப்பர்லாஸ்டிக் க்ளோக்கிங் மற்றும் இன்வேரியன்ஸ் சமச்சீரற்ற அழுத்தத்தை அடைவதற்கான மற்றொரு வழிமுறை, முன் அழுத்தப்பட்ட ஹைப்பர்லாஸ்டிக் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதும், "பெரியது சிறியது" என்ற கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்துவதும் ஆகும். முன் அழுத்தப்பட்ட நேரியல் அல்லாத ஊடகங்கள் மூலம் நெகிழ்வான அலை பரப்புதல். 2012 ஆம் ஆண்டில் ராயல் சொசைட்டி ஏ இன் செயல்முறைகளில் எழுதப்பட்ட இரண்டு ஆவணங்கள் ஹைப்பர்லாஸ்டிக் க்ளோக்கிங் மற்றும் இன்வேரியன்ஸ் என்று அழைக்கப்படுவதை நிறுவியுள்ளன, அதன் பின்னர் எலாஸ்டிக் அலை க்ளோக்கிங் மற்றும் ஃபோனோனிக் மீடியாவுடன் இணைந்து பல வழிகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறிப்புகள் உருமாற்றங்கள்