Un equipo internacional de investigadores mostró cómo una metasuperficie elástica no lineal podría convertir la frecuencia fundamental de una onda en su segundo armónico. Los factores estructurales en las meta-superficies, como la disposición espacial de sus moléculas y su composición, apuntalan sus propiedades ópticas, elásticas y acústicas.esta meta-superficie podría ayudar a los arquitectos a reducir el ruido de las salas de espectáculos a los paisajes urbanos. Estos hallazgos también podrían mejorar la tecnología de ocultamiento para que los submarinos evadan la detección de sonar.
Normalmente, cuando una onda de sonido golpea una superficie, se refleja en la misma frecuencia fundamental con una amplitud diferente. Su modelo, reportado en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing, muestra que cuando una onda de sonido golpea esta meta-superficie, la frecuencia fundamental incidente no se recupera. En cambio, la meta-superficie convierte esa energía en la segunda resonancia armónica de la onda.
Vincent Tournat, investigador científico en acústica del CNRS de Francia y autor del artículo, explicó que "se envía un tono A440 y después de la reflexión, esto se transforma en un tono A880". Explicó que esta conversión de onda es posible "con una superficie reflectante delgada ... mucho menos que la longitud de onda acústica "
Tournat informa que se encuentran entre los primeros grupos acústicos en estudiar metasuperficies acústicas no lineales. Su laboratorio se centra en la acústica no lineal, que describe las interacciones de onda de alta amplitud con elementos o medios no lineales. Por ejemplo, este subcampo estudia cómo interactúa un sonido con grietas enun material sólido, o cómo las ondas elásticas interactúan con estructuras altamente deformables.
El equipo desarrolló su nuevo concepto de metasuperficie a partir de trabajos experimentales pasados. Anteriormente, imprimieron materiales de goma blanda como PDMS, un polímero a base de silicio, organizaron los componentes en configuraciones cuadradas rotativas y enviaron pulsos de ondas sonoras a través de las estructuras. Cuando los pulsos se propagaron a través de PDMSEstructuras con una geometría particular, los investigadores observaron un efecto extraño: la propagación de solitones, pulsos de onda no lineales estables. Como resultado, la estructura altamente deformable apareció como una plataforma ideal para diseñar una no linealidad elástica específica.
Estas metasuperficies podrían avanzar significativamente las tecnologías de control de ruido porque podrían aislar mejor el problema principal en el control de ruido: bajas frecuencias. "Si convierte la energía en frecuencias más altas, puede absorberla más fácilmente más tarde", dijo Tournat.
También cita que las metasuperficies delgadas podrían convertirse en componentes de dispositivos más complejos como diodos acústicos y transistores. Estos hallazgos podrían incluso aplicarse a otros tipos de ondas. En óptica, las metasuperficies basadas en un concepto similar "podrían reemplazar la segunda generación de armónicos SHG cristales utilizados para duplicar la frecuencia de un láser en la transmisión ", dijo Tournat.
Estos reflejos inesperados son casi como un espejo para el sonido de una casa de recreo. "Sería análogo mirarlo en un espejo y tener una imagen reflejada desplazada en el rango óptico ultravioleta", dijo Tournat. Avanzando, el equipo ahora apunta aconstruir la metasuperficie y probar experimentalmente sus hallazgos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :