Ett internationellt team av forskare visade hur en olinjär elastisk metayta kunde omvandla en vågs grundfrekvens till sin andra överton. Strukturella faktorer i metasytor, som det rumsliga arrangemanget av dess molekyler och dess sammansättning, underbygga dess optiska, elastiska och akustiska egenskaper. Att utveckla den här metasytan kan hjälpa arkitekter att minska buller från performancehallar till stadsbilder. Dessa fynd kan också förbättra cloaking -tekniken för ubåtar för att undvika ekolodsdetektering.
Vanligtvis, när en ljudvåg träffar en yta, den reflekterar tillbaka vid samma grundfrekvens med en annan amplitud. Deras modell, rapporteras i Journal of Applied Physics , visar att när en ljudvåg träffar denna metayta, incidentincidentens frekvens studsar inte tillbaka. Istället, metasytan omvandlar den energin till vågens andra harmoniska resonans.
Vincent Tournat, en senior forskare inom akustik vid Frankrikes CNRS och en författare på tidningen, förklarade att "du skickar en A440 -tonhöjd och efter reflektion, detta omvandlas till A880 -tonhöjd. "Han förklarade att denna vågomvandling är möjlig" med en tunn reflekterande yta ... mycket mindre än den akustiska våglängden. "
Tournat rapporterar att de är bland de första akustikgrupperna som studerat olinjära akustiska metasytor. Deras labb fokuserar på olinjär akustik, som beskriver våginteraktioner med hög amplitud med olinjära element eller media. Till exempel, detta underfält studerar hur ett ljud interagerar med sprickor i ett fast material, eller hur elastiska vågor interagerar med mycket deformerbara strukturer.
Teamet utvecklade sitt nya metasurface -koncept från tidigare experimentellt arbete. Tidigare, de tryckt mjuka gummimaterial som PDMS, en kiselbaserad polymer, ordnade komponenterna i roterande fyrkantiga konfigurationer, och skickade ljudvågspulser genom strukturerna. När pulser förökas genom PDMS -strukturer med en viss geometri, forskarna observerade en märklig effekt:förökning av solitoner, stabila olinjära vågpulser. Som ett resultat, den mycket deformerbara strukturen framträdde som en idealisk plattform för att designa en specifik elastisk olinearitet.
Dessa metasytor kan avsevärt avancera brusregleringsteknologier eftersom de bättre kan isolera huvudproblemet vid bruskontroll:låga frekvenser. "Om du omvandlar energin till högre frekvenser, då kan du lättare absorbera det senare, "Sa Tournat.
Han citerar också att tunna metasytor kan bli komponenter i mer komplexa enheter som akustiska dioder och transistorer. Dessa fynd kan till och med tillämpas på andra typer av vågor. Inom optik, metasytor baserade på ett liknande koncept "kan ersätta andra harmoniska generationens (SHG) kristaller som används för att fördubbla frekvensen för en laser vid överföring, "Sa Tournat.
Dessa oväntade reflektioner är nästan som en funhouse -spegel för ljud. "Det skulle vara analogt att titta på dig i en spegel och få en reflekterad bild att flyttas inom det ultravioletta optiska området, "Sa Tournat. Framåt, laget siktar nu på att bygga metasytan och experimentellt testa deras resultat.
