第1245章 光子時空晶體材料（2/2）
先塑造一維結構的『源排列』的納米級間隙，然後將這一工具包擴展到光中的霍普夫晶體，解鎖高維編碼方案、彈性通信、原子捕獲策略以及新的光與物質相互作用，進而製造出多維的『光子時空晶體』材料。
是的。
『光子時空晶體』便是他選定的拓展材料學研發方向的領域之一，也是他現在正在著手進行的研究。
這也是相對比極端密度材料、量子簡併態材料更容易實現的一種打破現有材料研發基礎理論的材料。
從理論來說，這是一種介電參數在空間和時間上均呈現周期性調製的人工材料結構。
是從光子晶體材料上延伸而出，引入了時間與空間兩個複雜維度設計的新方向。
相對比極端密度材料、量子簡併態材料這些幾乎沒有多少研究的領域來說，光子時空晶體好歹還有點研究基礎。
事實上，光子晶體的概念早在上個世紀八十年代末就已經有人提出來了。
最初是在光學領域由亞布隆諾維奇和約翰兩位教授提出的，指具有光子帶隙特性的人造周期性電介質結構，有時也稱為PBG光子晶體結構。
由於這種結構的周期尺寸與「禁帶」的中心頻率對應的波長可比擬，所以這種結構在微波波段比在光波波段更容易實現。
而光子時空晶體是徐川在光子晶體理論上進一步拓展延伸開來的，它代表了光子晶體概念在時間維度的拓展，旨在實現對光、電磁波、聲波等各種波形更精密和靈活的操控。
最為核心的，便是將光子晶體的二維隙帶結構拓展到三維塊材料結構上。
如果能夠做到的話，那麼這種材料能夠打破了時間平移對稱性，導致系統能量不再守恆。（能量可從外部調製中獲取或耗散）。
其最顯著的特徵之一是在動量空間中形成帶隙。與此相關的傳遞波會呈現指數增長或衰減。
這種現象涉及到物理學中一個被稱作『時間反射』的現象。
簡單的來說，時間反射會產生頻率的偏移。
這相對容易理解，就像從遙遠星系中看到的紅移，在反射之前是藍色的光變成黃色，綠光變成紅色。
比如一顆距離我們上百億光年之外的藍巨星，它發出的光本來是頻率更短的藍光。但這束藍光在宇宙中傳播的時候，會隨著時間產生頻率的偏移，等它傳播了一百億年，抵達地球的時候，光波就從波長450納米的藍光變成700納米以上的紅光了。
這也是為什麼觀測遙遠的宇宙通常需要使用紅外望遠鏡的原因。
而時間反射現象與時間晶體有關，時間晶體的原子形成的圖案在時間上重複，就像普通晶體在空間中一樣。
但時間反射要求介質的性質在波的兩倍以上的頻率下發生變化，這意味著阻止時間反射的關鍵障礙是相信它需要大量的能量來在材料的間隙中創建時間界面。
所以構造這種材料的核心，便是其內部的周期性結構。
理論上來說，構建光子時空晶體需要使得光在傳播過程中表現出與傳統材料截然不同的行為。
當光與波通過光子時空晶體時，特定頻率的光和波會被禁帶效應所阻擋，形成「光波帶隙」。
這意味著，光子時空晶體能夠限制某些頻率的光與波傳播，同時允許其他頻率的光波順暢通過。
這種特性為光波的控制提供了前所未有的可能性。
想像一下，當一種材料能夠在能量供應十足的情況下，穩定且無限制的放大光波是一種怎樣的場景？
大部分人的第一想法或許就是『高能雷射』不就無敵了麼？
是的！
理論上來說，光子時空晶體就是這樣一種神奇的材料的。
雷射，這個神奇的光束，在醫療、工業製造、科研等眾多領域都有著不可替代的作用。
在醫療領域，它可以像一把極其精細的手術刀，進行微創手術；在工業製造中，它能精準地切割、焊接各種材料。
但是傳統的雷射器也有自己的缺陷和問題。
比如能量轉換效率不夠高，就像一輛汽車油耗太大；光束質量有時候也不太理想，就像射出的箭不夠筆直。
而光子時空晶體的出現，能夠給雷射發射器件帶來了全新的突破。
它可以讓雷射在其中進行更高效的能量轉換，就像給汽車裝上了一台超級節能發動機。
而且，通過它對某個特定頻率光波的精確控制，能夠讓光束的質量大大提升，就像把普通的箭打磨成了削鐵如泥的神箭一樣，直接穿透原本無法穿透的屏障。
不僅僅是雷射領域它可以發揮出巨大的作用，在無線通訊、傳感器等等其他領域光子時空晶體同樣可以發揮巨大的作用。
比如在我們現在的生活中，無線通信就像空氣一樣無處不在，我們用手機聊天、上網，靠的都是它。
可是，就像道路會擁堵一樣，無線信號在傳輸過程中也會遇到各種麻煩。有時候信號會變弱，就像跑步的人沒了力氣；有時候還會受到干擾，就像有人在耳邊大聲吵鬧。
而光子時空晶體在無限通訊領域就像是給無線通信打造了一條超級高速公路一樣，它能夠放大電磁波，讓無線發射器和接收器變得更加強大。
比如說，以前在偏遠山區信號不好的地方，有了光子時空晶體的助力，手機信號可能就會像在城市裡一樣順暢。
而且，在一些信號密集的地方，比如大型商場或者演唱會現場，它還能減少信號之間的相互干擾，讓大家都能愉快地享受通信服務。
當然，在研發的初期想要製備出來一種能夠讓光子時空晶體無限放大光信號與波信號的材料幾乎是不可能做到的事情。
但即便是只要在原有的，將信號與能量轉換效率信號做到提升，哪怕僅僅是提升百分之一，也足夠證明這條路是可以走得通的。
而這也是徐川的目的，他需要先證實你能夠基於廣義相對論與拓撲光子學的交叉來控制材料的晶體曲率，以製造出一種不同於現有研發方式基礎的材料。