Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Ventriloquist glede: Forskere vri lyd med metamaterialer så lyd ser ut til å komme fra et annet sted

Anonim

Et kinesisk-amerikansk forskergruppe undersøker bruken av metamaterialer - kunstige materialer som er konstruert for å ha eksotiske egenskaper som ikke finnes i naturen - for å skape enheter som manipulerer lyd på allsidige og uten sidestykke.

annonse


I journalen Applied Physics Letters rapporterer teamet en enkel design for en enhet, kalt en akustisk feltrotator, som kan vri bølgefronter inne i den slik at de ser ut til å formere seg fra en annen retning.

"Tallrike forskningsinnsatser har fokusert på metamaterialbaserte enheter med fascinerende bølgekontrollfunksjoner som usynlighet eller illusjonsklær, " sa Jian-chun Cheng, professor ved Institutt for akustikk, ved Institutt for fysikk ved Nanjing University. "En akustisk feltrotator, som imidlertid kan anses som en spesiell type illusjonskappe med evnen til å gjøre et objekt akustisk, virker som en rotert, eksisterer ikke ennå."

Feltrotatorer for elektromagnetiske bølger og væskebølger har allerede blitt demonstrert og vist løfte på sine respektive områder, men "en annen viktig type klassisk bølge, en akustisk bølge, er en mye mer kjent del av vårt daglige liv og kan finne applikasjoner i en rekke av situasjoner, "bemerket Cheng.

Cheng og kolleger designet hva de mener å være den første mulige akustiske rotatormodellen, og også produsert en prototype for å validere den.

"Vi var overrasket over å oppdage at ved å bruke metamaterialer, kan akustiske bølger roteres på samme måte som deres elektromagnetiske eller væskeformede bølgemodeller - så lyd har endelig kommet til klubben, " sa Cheng.

En annen overraskelse laget oppdaget var at akustiske og elektromagnetiske rotatorer kan utformes basert på de samme prinsippene. I dette tilfellet brukte forskerne anisotropiske metamaterialer, som har fysiske egenskaper som adskiller seg i forskjellige retninger.

"Det er mye lettere å implementere svært anisotropiske akustiske metamaterialer enn elektromagnetiske, og en akustisk rotator kan gi enda bedre ytelse enn sine (elektromagnetiske) motstykker, sier Cheng.

Teamet håper at deres akustiske rotator, med sin evne til å fritt manipulere akustiske bølgefronter, vil forbedre driften av enheter som medisinske ultralydmaskiner, som krever nøyaktig kontroll av akustiske bølger. Evnen til å rotere lydbølgene kan forbedre kontrasten til ultralydsenheter og tillate dem å beskadige vev eller å diagnostisere sykdommer på måter de for øyeblikket ikke kan. Dette er signifikant fordi ultralydsenheter kan være billigere enn andre bildemodeller og ikke bruke røntgenstråler.

Hva er det nå for laget nå da de har vist muligheten for å bygge en akustisk rotator ved å utnytte akustiske metamaterialer? "Vi har produsert den enkleste proof-of-concept-enheten, som på dette punktet ikke kan tjene som en moden og praktisk enhet, så det er verdt ytterligere forbedring og optimalisering, " sa Cheng.

I fremtiden kan akustiske rotatorer "tjene som nyttige byggeklosser for å konstruere mer komplekse strukturer med rikere akustiske manipulasjonsfunksjoner, hvis de er riktig kombinert med andre typer komponenter, " la han til.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av American Institute of Physics (AIP) . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Xue Jiang, Bin Liang, Xin-ye Zou, Lei-lei Yin og Jian-chun Cheng. Bredbåndsfeltrotator basert på akustiske metamaterialer . Applied Physics Letters, 2014 DOI: 10.1063 / 1.4866333