OTPORNIK.info
Elektronika oko nas
Ads

Prva akustična suspersočiva


Tokom proteklih nekoliko godina, istraživači su razvili nekoliko materijala koji savijaju svetlost na načine koji kao da prkose zakonima fizike, kreirajući takozvana supersočiva, za optički imadžing ultravisoke rezolucije, kao i ogrtače za nevidljivost. Sada su istraživači pokazali da se iste stvari mogu učiniti sa zvukom umesto sa svetlom. Korišćenjem prvog akustičnog metamaterijala ikad napravljenog, istraživači su u mogućnosti da se fokusiraju na ultrazvučne talase. Ovo predstavlja značajan korak napred kreirajući ultrazvučne slike visoke rezolucije i uređaje koji mogu sakriti brodove sa sonara.

Akustična sočiva se mogu napraviti da fokusiraju zvuk kao što sočiva u mikroskopu fokusiraju svetlo. Ali sposobnost da radi sa obe vrste talasa je ograničena raspršavajućim efektom zvanim difrakcija. Korišćenjem konvencionalnih sočiva nije moguće fokusirati svetlosne talase ili zvučne talase da se uoče veličine manje od pola talasne dužine svetlosti. Da bi se zaobišla ova ograničenja, sočiva moraju prelomiti, ili doslovno saviti svetlost unazad. Ne postoje prirodni materijali koji imaju negativan indeks prelamanja, ali neki materijali pažljivo dizajnirani u laboratorijama, nazvani metamaterijali, mogu. Isti alati korišćeni da se naprave takvi materijali koji mogu fokusirati svetlosne ili zvučne talase iza difrakcionih limita, omogućujući imadžing visoke rezolucije, mogu se iskoristiti da se naprave materijali koji mogu postići suprotno, da omotaju objekat i da usmeravaju zvuk i svetlost oko njega.

metamaterial invisibility acoustic lens

Teoretičari rade na materijalima koji savijaju zvučne talase unazad već nekoliko godina. Takav metamaterijal je sada napravio Nikolas Fang (Nicholas Fang), asistent na Univerzitetu u Ilinoisu. Njegova grupa je napravila uređaj za fokusiranje zvuka koji se sastoji od aluminijumskog niza uskih rezonantnih šupljina čije su dimenzije podešene da reaguju sa ultrazvučnim talasima. Šupljine su popunjene vodom. Kad se ultrazvučni talas kreće kroz niz, šupljine rezonuju tako da je zvuk fokusiran. Šupljine “rade zajedno da prelome zvuk,” kaže Feng.

“Ovo je veliki korak napred ka akustičnim metamaterijalima,” kaže Stiven Kumer (Steven Cummer), vanredni profesor na Djuk Univerzitetu (Duke University). Kumer je umešan u razvoj prvog optičkog omotačkog uređaja. “To je dobra eksperimentalna potvrda da se ideje iz elektromagnetike mogu produžiti do akustike,” on kaže.

Ultrazvučni sistem, opisan u časopisu Fizikal Revju Leters (Physical Review Letters), još uvek nije dostigao difrakcione limite. Ali istraživači očekuju da ih Fang uskoro prevaziđe. “Siguran sam da nećemo dugo čekati,” kaže Džon Pendri (John Pendry), profesor na Imperial Koledžu u Londonu, koji je dizajnirao materijale koje koriste istraživači Djuk Univerziteta da bi napravili prvi nevidljivi ogrtač.

“Postoji mnogo važnih aplikacija koje čekaju na uspešan sub-talasni akusični fokusni uređaj,” kaže Pendri. Prva aplikacija od akustičnih metamaterijala će najverovatnije biti mediciniski ultrazvučni imadžing visoke rezolucije, kaže Fang. “Bez dodavanja dodatne energije u tkivo, možete dobiti oštriju sliku.” Međutim, on napominje da su aplikacije još uvek daleko. ”Završili smo fokusiranje, ali još uvek ne i imadžing,” kaže Fang.

Komentari su onemogućeni.