В журнале Applied Physics Letters команда сообщает о простой конструкции устройства, называемого вращателем акустического поля, которое может закручивать волновые фронты внутри него так, что кажется, что они распространяются с другого направления.
«Многочисленные исследовательские усилия были сосредоточены на устройствах на основе метаматериалов с захватывающими возможностями управления волнами, такими как плащи-невидимки или иллюзии», — сказал Цзянь-чун Ченг, профессор Института акустики с факультета физики Нанкинского университета. "Однако вращателя акустического поля, который можно [считать] особым видом иллюзионного плаща, способного придать объекту акустический вид вращающегося объекта, пока не существует."
Вращатели поля для электромагнитных волн и волн жидкости уже были продемонстрированы и показывают многообещающие перспективы в соответствующих областях, но «другой важный тип классической волны, акустическая волна, является гораздо более привычной частью нашей повседневной жизни и может найти применение в самых разных областях. ситуаций ", — отметил Ченг.
Ченг и его коллеги разработали то, что они считают первой возможной моделью акустического ротатора, а также изготовили прототип для ее проверки.
«Мы были удивлены, обнаружив, что с помощью метаматериалов акустические волны можно вращать так же, как их электромагнитные или жидкие волны, — так что звук наконец-то присоединился к клубу», — сказал Ченг.
Еще один сюрприз, обнаруженный командой, заключался в том, что акустические и электромагнитные ротаторы могут быть спроектированы на основе одних и тех же принципов.
В данном случае исследователи использовали анизотропные метаматериалы, обладающие физическими свойствами, различающимися по разным направлениям.
«Намного проще реализовать высокоанизотропные акустические метаматериалы, чем электромагнитные, а акустический ротатор может обеспечить даже лучшую производительность, чем его [электромагнитные] аналоги», — сказал Ченг.
Команда надеется, что их акустический ротатор с его способностью свободно манипулировать фронтами акустических волн улучшит работу таких устройств, как медицинские ультразвуковые аппараты, которые требуют точного контроля акустических волн. Возможность вращать звуковые волны может улучшить контраст ультразвуковых устройств и позволить им отображать поврежденные ткани или диагностировать заболевания способами, которые они в настоящее время не могут.
Это важно, потому что ультразвуковые устройства могут быть дешевле, чем другие методы визуализации, и не используют рентгеновские лучи.
Что ждет команду теперь, когда они показали возможность создания акустического ротатора, используя акустические метаматериалы? «Мы изготовили простейшее экспериментальное устройство, которое на данный момент не может служить в качестве зрелого и практичного устройства, поэтому его стоит доработать и оптимизировать», — сказал Ченг.
Он добавил, что в будущем акустические ротаторы могут «служить полезными строительными блоками для создания более сложных структур с более широкими функциональными возможностями акустической манипуляции».
