Forskare vid Pohang University of Science and Technology (POSTECH) har uppnått ett genombrott när det gäller att överträffa begränsningarna för traditionella akustiska metalenses. De har framgångsrikt utvecklat det första breda hörselfältet metalens. Deras forskning har publicerats i Nature Communications .

Ljudvågor, som härrör från vibrationer i medier som gaser och vätskor, är allestädes närvarande i våra dagliga upplevelser. Särskilt högfrekventa ultraljudsvågor, omärkbara för det mänskliga örat, används i medicinska ultraljudsundersökningar för att diagnostisera vävnader eller organ i kroppen. Följaktligen fungerar ljudvågor som en viktig energikälla inte bara inom medicin utan också inom telekommunikation, energiskörd, bildbehandling och olika andra områden. Akustiska linser är grundläggande i alla dessa applikationer eftersom de är avgörande för att noggrant fokusera ljudvågor.

En metalens, som består av konstgjorda strukturer som vanligtvis är mindre än våglängden på vågorna, möjliggör obegränsad manipulation av vågor samtidigt som linsens tjocklek reduceras avsevärt. Den här forskningen utvidgar konceptet med ett brett synfält, som för närvarande trendar inom nästa generations AR- och VR-enheter och skärmar, till akustikens område, vilket öppnar vägar för nya tillämpningar av bred hörselteknik.

Brett hörselfält mäter bredden av vinklar genom vilka en lins kan visa en ljudbild. Traditionella akustiska metaller lider av oönskad ljuddistorsion (aberration) när vågor närmar sig i icke-vinkelräta vinklar.

Teamet tog fram en metod för att noggrant kontrollera metallens fas, vilket säkerställer exakt fokusering av ljudvågor oavsett deras infallsvinkel. Detta markerar den första framgångsrika prestationen och demonstrationen av ett brett hörselfält med hjälp av ultratunna metaller, som uppnår upp till 140 graders hörselfält utan ljudförvrängning.

Professor Junsuk Rho från POSTECHs institution för maskinteknik sa:"Genom att först demonstrera betydelsen och nödvändigheten av hörselfält har vi etablerat ett nytt paradigm inom området för akustiska metaller. Vi kommer att fortsätta vårt arbete för att ytterligare utforska dess tillämpningar. i akustisk avbildning och högkänslig avkänning tillsammans med undersökningar inom energiskörd och ubåtsövervakning inom undervattensmiljöer."

Mer information: Dongwoo Lee et al, Wide field-of-hearing metalens för aberrationsfri ljudinfångning, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47050-9

Journalinformation: Nature Communications

Tillhandahålls av Pohang University of Science and Technology