DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.202632
Зображення обкладинки

Принцип створення квазіперіодичних поверхонь під дією вібраційної діелектричної матриці

Maksym Olehovych Zoziuk, Alexander Ivanovych Yurikov, Dmytro Volodymyrovych Koroliouk, Yuri Ivanovych Yakymenko

Анотація


Запропоновано метод створення метаповерхностей за допомогою стоячої хвилі, сформованої в діелектрику. Такі метаповерхні формуються з металевих суспензій, наносяться на діелектричну пластину, поміщаються в металевий каркас-екран. Представлений метод створення стоячих хвиль. За основу був використаний принцип Хладні для створення акустичних фігур. Запропоновано математичний опис цієї моделі, а також основні методи дослідження.

Залежно від частоти, та складової стоячої хвилі визначається товщина шару. Основним критерієм є те, що весь об'єм поверхневого шару використовується полем, а отже, і забезпечується ефективний рух матеріалу.

Залежно від частоти поля, від товщини шару, грубо кажучи, від масштабування експерименту, методи нанесення шарів будуть різними. Необхідно передбачити ряд підготовчих етапів, таких як різання діелектрика для створення граничних умов для хвилеводу-діелектрика, нанесення перехідного шару на межі між діелектриком та поверхневим шаром, щоб уникнути сплавлення межових матеріалів, що не можна дозволяти будь-яким способом. Тому конфігурація діелектричної матриці істотно залежить від параметрів фізичної моделі.

Щоб врахувати пріоритетність параметрів, необхідно визначити, які процеси є більш цінними для успішного проведення експерименту, а які, зрештою, можуть взагалі не вплинути на морфологію рельєфу поверхні.

По-перше, слід враховувати в цьому контексті, процеси, які супроводжують експеримент на активній стадії. У будь-якому випадку будуть задіяні дифузійні процеси, оскільки робочі температури можуть бути вище граничної температури, і відповідно ефекти плавлення зростатимуть непропорційно швидко.

Вищеописані установки пов'язані з колишнім станом стоячої хвилі та фіксованою морфологією метаповерхні. Зміна характеристик діелектричної матриці, а також параметрів випромінюваної електромагнітної хвилі передбачає перерозподіл поверхневих мас та значну зміну морфології поверхні.


Ключові слова


стояча хвиля; метаповерхні; фігури Хладні; дискретна модель дифузії

Повний текст:

PDF (English)

Перелік посилань для Cited-By Linking


M. I. Hossaina, N. Yumnam, W. Qarony, A. Salleo, V. Wagner, D. Knipp, Y.H. Tsang, “Non-resonant metal-oxide metasurfaces for efficient perovskite solar cells”, Solar Energy, vol. 198, pp. 570–577, March 2020, DOI: 10.1016/j.solener.2020.01.082.

Z. Liu, H. Zhong, H. Zhang, Z. Huang, G. Liu, X. Liu, G. Fu, C. Tang, “Silicon multi-resonant metasurface for full-spectrum perfect solar energy absorption,” Solar Energy, vol. 199, pp. 360–365, March 2020, DOI: 10.1016/j.solener.2020.02.053.

M. S. Islam, J. Sultana, M. Biabanifard, Z. Vafapour, M. J. Nine, A. Dinovitser, C. M. B. Cordeiro, B. W.-H. Ng, D. Abbott, “Tunable localized surface plasmon graphene metasurface for multiband superabsorption and terahertz sensing,” Carbon, vol. 158, pp. 559 – 567, March 2020, DOI: 10.1016/j.carbon.2019.11.026.

M. Faraday, “On a Peculiar Class of Acoustical Figures; and on Certain Forms Assumed by Groups of Particles upon Vibrating Elastic Surfaces,” Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 121, pp. 299–340, 1831, DOI: 10.1098/rspl.1830.0024.

M. Houssa, “High-k Gate Dielectrics”, CRC Press, 601 p., 2004, https://www.routledge.com/High-k-Gate-Dielectrics/Houssa/p/book/9780367454449.

A. M. Prokhorov, "Fiziceskij encyklopediceskij slovar", Ed. Sovetskaya Encyclopedia, 1983, http://www.libex.ru/detail/book138229.html.

L. D. Landau, E. M. Lifshitz, “Course of Theoretical Physics. Electrodynamics of Continuous Media. 2nd edition,” Butterworth-Heinemann, vol. 8, pp. 460, 1979, https://www.sciencedirect.com/book/9780080302751/electrodynamics-of-continuous-media.

P. C. Clemmow, “An introduction to electromagnetic theory,” University Press. pp. 183., 1973, https://www.cambridge.org/ua/academic/subjects/physics/general-and-classical-physics/introduction-electromagnetic theory?format=PB&isbn=9780521098151.

V.L Kuznetsov, I.A. Simonova, A.I. Stadnichenko, A.V. Ishchenko, “Oxidation behavior of multiwall carbon nanotubes with different diameters and morphology”, Appl. Surf. Sci., vol. 12, pp. 258–298, 2012, DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.03.021.

Tae-In Jeon, Joo-Hiuk Son, Kay Hyeok An, Young Hee Lee, and Young Seak Lee, Terahertz absorption and dispersion of fluorine-doped single-walled carbon nanotube. Journal of Applied Physics - v. 10.- p. 3-4, 1998, DOI: 10.1063/1.2001751.

A. C. Lasaga, R. T. Cygan, “Electronic and ionic polarizabilities of silicate minerals,” American Mineralogist, vol. 67, pp. 328–334, 1982, https://www.sandia.gov/geo/Pubs/Lasaga1982AM.pdf.

D. R. Lide CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. 2006, https://academia.edu/33987940/Handbook_of_Chemistry_and_Physics_84th_David_R_Lide.

Y. V. Tolstobrov, N. A Manakov, M. V. Pletneva, “The phenomenon of thermal magnetization of highly anisotropic single crystals,” Tech. Phys. Lett., vol. 32, pp. 332 – 327, April 2006, DOI: 10.1134/S106378500604016X.

M. V. Strikha, A. I. Kurchak, A. N. Morozovska, “Influence of Domain Structure in Ferroelectric Substrate on Graphene Conductance,” (Authors' Review), Ukr. J. Phys, vol.63, pp. 49–69, 2018, DOI: 10.15407/ujpe63.01.0049.

D. Koroliouk, “Stationary statistical experiments and the optimal estimator for a predictable component,” Journal of Mathematical Sciences, vol. 214(2), pp. 220–228, 2016, https://www.dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140874.

D. Koroliouk, V.S. Koroliuk, and N. Rosato, “Equilibrium Processes in Biomedical Data Analysis: The Wright–Fisher Model”, Cybernetics and Systems Analysis, vol. 50, n. 6, 890–897, 2014, DOI: 10.1007/s10559-014-9680-y

D. Koroliouk, “Statistical experiments in a balanced Markov random environment,” Cybernetics and Systems Analysis, vol. 51, pp. 766–771, 2015, DOI: 10.1007/s10559-015-9769-y.

D. Koroliouk, “The problem of discrete Markov diffusion leaving an interval”, Cybernetics and Systems Analysis, vol. 52, n. 4, 571-576. 2016, DOI: 10.1007/s10559-016-9859-5.

D. Koroliouk, “Two component binary statistical experiments with persistent linear regression,” Theory of Probability and Mathematical Statistics, vol. 90, pp. 103–114, 2015, DOI: 10.1090/tpms/952.


Перелік посилань


  1. M. I. Hossaina, N. Yumnam, W. Qarony, A. Salleo, V. Wagner, D. Knipp, Y.H. Tsang, “Non-resonant metal-oxide metasurfaces for efficient perovskite solar cells”, Solar Energy, vol. 198, pp. 570–577, March 2020, DOI: 10.1016/j.solener.2020.01.082.
  2. Z. Liu, H. Zhong, H. Zhang, Z. Huang, G. Liu, X. Liu, G. Fu, C. Tang, “Silicon multi-resonant metasurface for full-spectrum perfect solar energy absorption,” Solar Energy, vol. 199, pp. 360–365, March 2020, DOI: 10.1016/j.solener.2020.02.053.
  3. M. S. Islam, J. Sultana, M. Biabanifard, Z. Vafapour, M. J. Nine, A. Dinovitser, C. M. B. Cordeiro, B. W.-H. Ng, D. Abbott, “Tunable localized surface plasmon graphene metasurface for multiband superabsorption and terahertz sensing,” Carbon, vol. 158, pp. 559 – 567, March 2020, DOI:  10.1016/j.carbon.2019.11.026.
  4. M. Faraday, “On a Peculiar Class of Acoustical Figures; and on Certain Forms Assumed by Groups of Particles upon Vibrating Elastic Surfaces,” Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 121, pp. 299–340, 1831, DOI: 10.1098/rspl.1830.0024.
  5. M. Houssa, “High-k Gate Dielectrics”, CRC Press, 601 p., 2004, https://www.routledge.com/High-k-Gate-Dielectrics/Houssa/p/book/9780367454449.
  6. A. M. Prokhorov, "Fiziceskij encyklopediceskij slovar", Ed. Sovetskaya Encyclopedia, 1983, http://www.libex.ru/detail/book138229.html.
  7. L. D. Landau, E. M. Lifshitz, “Course of Theoretical Physics. Electrodynamics of Continuous Media. 2nd edition,” Butterworth-Heinemann, vol. 8, pp. 460, 1979, https://www.sciencedirect.com/book/9780080302751/electrodynamics-of-continuous-media.
  8. P. C. Clemmow, “An introduction to electromagnetic theory,” University Press. pp. 183., 1973,  https://www.cambridge.org/ua/academic/subjects/physics/general-and-classical-physics/introduction-electromagnetic theory?format=PB&isbn=9780521098151.
  9. V.L Kuznetsov, I.A. Simonova, A.I. Stadnichenko, A.V. Ishchenko, “Oxidation behavior of multiwall carbon nanotubes with different diameters and morphology”, Appl. Surf. Sci., vol. 12, pp. 258–298, 2012, DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.03.021.
  10. Tae-In Jeon, Joo-Hiuk Son, Kay Hyeok An, Young Hee Lee, and Young Seak Lee, Terahertz absorption and dispersion of fluorine-doped single-walled carbon nanotube. Journal of Applied Physics - v. 10.- p. 3-4, 1998, DOI: 10.1063/1.2001751.
  11. A. C. Lasaga, R. T. Cygan, “Electronic and ionic polarizabilities of silicate minerals,” American Mineralogist, vol. 67, pp. 328–334, 1982, https://www.sandia.gov/geo/Pubs/Lasaga1982AM.pdf.
  12. D. R. Lide CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. 2006, https://academia.edu/33987940/Handbook_of_Chemistry_and_Physics_84th_David_R_Lide.
  13. Y. V. Tolstobrov, N. A Manakov, M. V. Pletneva, “The phenomenon of thermal magnetization of highly anisotropic single crystals,” Tech. Phys. Lett., vol. 32, pp. 332 – 327, April 2006, DOI: 10.1134/S106378500604016X.
  14. M. V. Strikha, A. I. Kurchak, A. N. Morozovska, “Influence of Domain Structure in Ferroelectric Substrate on Graphene Conductance,” (Authors' Review), Ukr. J. Phys, vol.63, pp.  49–69, 2018, DOI: 10.15407/ujpe63.01.0049.
  15. D. Koroliouk, “Stationary statistical experiments and the optimal estimator for a predictable component,” Journal of Mathematical Sciences, vol. 214(2), pp. 220–228, 2016, URL: https://www.dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140874. DOI: 10.1007/s10958-016-2770-9.
  16. D. Koroliouk, V.S. Koroliuk, and N. Rosato, “Equilibrium Processes in Biomedical Data Analysis: The Wright–Fisher Model”, Cybernetics and Systems Analysis, vol. 50, n. 6, 890–897, 2014, DOI: 10.1007/s10559-014-9680-y
  17. D. Koroliouk, “Statistical experiments in a balanced Markov random environment,” Cybernetics and Systems Analysis, vol. 51, pp. 766–771, 2015, DOI: 10.1007/s10559-015-9769-y.
  18. D. Koroliouk, “The problem of discrete Markov diffusion leaving an interval”, Cybernetics and Systems Analysis, vol. 52, n. 4, 571-576. 2016, DOI: 10.1007/s10559-016-9859-5.
  19. D. Koroliouk, “Two component binary statistical experiments with persistent linear regression,” Theory of Probability and Mathematical Statistics, vol. 90, pp. 103–114, 2015, DOI: 10.1090/tpms/952.
 






Copyright (c) 2020 Зозюк М. О., Юріков А. І., Королюк Д. В., Якименко Ю. І.

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN: 2523-4447
e-ISSN: 2523-4455