迷信家制造了一种机造来准确操纵超质料中的声波

俄勒冈大学

俄勒冈大学(University of Oregon)的物理学家们已经开辟出了一种利用声音的新要领——制止它、逆转它、储存它，乃至在今后利用它——这是一种被称为“超质料”的合成复合布局。

这一发觉是通过对弹性薄板的机器振动的理论和盘算阐发得出的，而弹性薄板是提出设计的基石。物理学家Pragalv Karki和Jayson Paulose也开辟了一个由弹簧和质量构成的更简洁的最小模子，展示了同样的信号处置惩罚本领。

“有许多机制可以指导或制止声波通过超质料的传输，但我们的设计是第一个动态制止和逆转声音脉冲，”Karki说，他是UO物理和底子科学研究所的博士后研究员。

弯曲刚度和团体张力之间的相互作用是操纵声音在薄板中流传的两个物理参数，是其信号处置惩罚机制的焦点。抗弯刚度是一种质料特性，而团体张力是体系的外可控参数。

Karki和Paulose，一位物理学助理传授和底子科学研究所的成员，在3月29日颁发在《物理批评应用》杂志上的一篇论文中形貌了他们的新机制，他们称之为动态色散调谐。

“假如你把一块石头扔到池塘里，你会看到荡漾，”卡尔基说。“但假如你扔出石头，看到的不是荡漾向外扩散，而是水在撞击点上下的位移呢?”这与我们的体系中产生的情形雷同。”

卡尔基说，在人造超质料中利用声音、光或任何其他波的本领是一个活泼的研究范畴。

光学或光子超质料具有传统质料不行能具备的负折射率等特性，最初是为了操纵光芒而开辟的，可以用来制造隐形大氅和超等透镜。

它们的用途正在遍及应用，如航空航天和国防、消耗电子、医疗设置装备摆设和能源网络。

Karki表现，声学超质料通常是静态的，一旦孕育发生就无法转变，动态调解它们的性能是一个连续的挑衅。其他研究小组也提出了一些调解声音传输的计谋，从折纸设计到磁开关。

“在我们的案例中，这种可调性来自于及时转变鼓状膜张力的本领，”Karki说。

卡尔基和保罗斯指出，别的的灵感来自物理学家UO试验室Benjamín Alemán的研究。2019年，Alemán的团队在《天然通讯》上公布了一种石墨烯纳米机器辐射热计，这是一种鼓状膜，可以在高速和高温下检测光的颜色。这种做法使用了环球告急局面的改变。

固然新论文中的机制是在理论上确定的，必要在试验室试验中证明，卡尔基说，他有信念的要领将事情。

“我们的动态色散调治机制与你利用的是声波、光波照旧电子波无关，”Karki说。“这也为在光子和电子体系中利用信号提供了大概。”

他说，大概性包罗革新声音信号处置惩罚和盘算。基于石墨烯设计声学超质料，如Alemán试验室开辟的那些质料，大概会带来多种用途，如基于波的盘算、微机器晶体管和规律器件、波导和超敏锐传感器。

卡尔基说:“我们的设计可以在微观标准利用石墨烯，在大标准上利用鼓状的薄膜。”“敲伐鼓链，孕育发生一种向一个偏向移动的特定声音模式，但通过调解鼓的张力，我们可以制止这种声音，并将其储存起来，以备未来利用。”它可以被逆转或利用成任何其他模式。”