Творение раздвигает границы метаматериалов — новый класс тщательно спроектированных поверхностей, которые выполняют задачи, бросающие вызов природе.Эти материалы уже показали замечательные результаты с манипуляциями со светом, что позволило ученым создать, например, реальную версию мантии-невидимки Гарри Поттера.
Но исследовательская группа из университетов Сассекса и Бристоля теперь показала, что они также работают со звуковыми волнами, которые могут преобразовать медицинские изображения и персональный звук.Звуковые поля тонкой формы используются в медицинской визуализации и терапии, а также в широком спектре потребительских товаров, таких как звуковые прожекторы и ультразвуковые тактильные устройства. Исследование, опубликованное сегодня (дата) в Nature Communications, показывает простой и дешевый способ создания звуковых волн такой формы с использованием акустических метаматериалов.
Совместная исследовательская группа собрала слой метаматериала из множества маленьких кирпичиков, каждый из которых скручивает пространство. Кирпичи космической намотки замедляют звук, что означает, что входящие звуковые волны могут быть преобразованы в любое необходимое звуковое поле.Новые слои метаматериала можно использовать во многих приложениях.
Большие версии можно использовать для направления или фокусировки звука в определенном месте и формирования точки доступа для звука. Для фокусировки ультразвука высокой интенсивности с целью уничтожения опухолей глубоко внутри тела можно использовать гораздо меньшие версии. Здесь слой метаматериала может быть адаптирован к телу пациента и настроен так, чтобы фокусировать ультразвуковые волны там, где они больше всего нужны.
В обоих случаях слой может быть приспособлен к существующей технологии громкоговорителей и быть изготовлен быстро и дешево.Доктор Джанлука Мемоли из лаборатории взаимодействия в Университете Сассекса, который руководил исследованием, сказал: «Наши кубики из метаматериалов можно напечатать на 3D-принтере, а затем собрать вместе, чтобы сформировать любое звуковое поле, которое вы можете себе представить. Мы также показали, как этого можно достичь с помощью только небольшое количество различных кирпичей.Ящик из наших метаматериальных кирпичей можно представить себе как набор для акустики, сделанный своими руками.
Профессор Шрирам Субраманиан, руководитель лаборатории взаимодействия в Университете Сассекса, добавил: «Мы хотим создать акустические устройства, которые манипулируют звуком с такой же легкостью и гибкостью, с которой ЖК-дисплеи и проекторы освещают свет. Наши исследования открывают двери для новых акустических технологий. устройства, сочетающие дифракцию, рассеяние и преломление, и позволяют в будущем разрабатывать полностью цифровые пространственные модуляторы звука, которыми можно управлять в реальном времени с минимальными ресурсами ».Брюс Дринкуотер, профессор ультразвука в Бристольском университете, пояснил: «Я думаю, что в будущем будет много интересных применений этой технологии.
Сейчас мы работаем над тем, чтобы сделать слои метаматериала динамически реконфигурируемыми. Это будет означать, что мы сможем дешево создавать изображения. системы, которые могут использоваться либо для медицинской диагностики, либо для обнаружения трещин ».