Звуков диод контролира движението звука в твърда среда

Днес всички звукозаписни студия, много от хотелските стаи и дори част от домовете ни са изградени от материали, които абсорбират или отразяват звуците. Въпреки това механизмите за контрол върху посоката и силата на разпространение на звуковите вълни са още в начален етап на развитие.

За да решат проблема изследователи от Калифорнийския технологичен институт (Caltech) работят върху първото акустично диодно устройство, което позволява на акустичната информация да пътува само в едната посока и дава контрол върху честотата на звука, пише PhysOrg.com.

Взимайки назаем концепцията от електрониката, т.нар. акустичен диод е компонент, който позволява потока (в случая на звуковата вълна) да преминава само в едната посока през твърда среда, докато в другата посока той е блокиран.

"Тук използвахме физичен механизъм, който позволява рязкото превключване между проводящото и непроводящото състояние на диода", обяснява Чиара Дарайо – професор по аеронавтика и приложна физика в Caltech и ръководител на изследването.

За да демонстрират еднопосочния път на звуковите вълни през твърда среда учените използвали експерименти, симулации и данни, получени по аналитичен път.

Разработената от тях система се основава на еластични сфери – гранулирани кристали, които предават звуковите вибрации. Те могат лесно да бъдат настройвани за работа в широк честотен диапазон, което ще им осигури множество приложения, различни от ефективната едностранна шумоизолация.

Подобни диодни системи са разработвани и преди, но всички те са се отличавали с плавни преходи между двете състояния, което е недостатък пред ефективното им прилагане. За да постигне този ефект на острото превключване между различните звукови вълни, екипът от Caltech създал периодична система с малък дефект, който поддържа този тип бързи превключвания.

Новата концепция може да се окаже важна за развитието на архитектурната акустика и при звуковия контрол в сградите. Методът може да се използва и за създаване на ултрачувстителни акустични сензори.

Способността на системата да оперира на различни честоти и да ги намалява при необходимост може да намери приложение и при получаването на енергия от звука, обясняват специалистите. Така например звуковата енергия от нежеланите структурни вибрации може да бъде пренасочвана и впоследствие преобразува в електричество, обяснява Дараио.

Учените смятат, че звуковият диод ще намери приложение в биомедицинските ултразвукови устройства, усъвършенствания контрол върху звука и дори при създаването на материали, контролиращи температурата.