Вчені, за допомогою спеціалізованих метаматеріалів, навчилися "закручувати" звукові хвилі
Дослідницька група, до складу якої входять вчені з Китаю та Америки, створила універсальний акустичне пристрій, назване ротатором акустичного поля (acoustic field rotator), яке дозволяє управляти звуковими коливаннями, точніше не самими коливаннями, а фазою, амплітудою і напрямком розповсюдження акустичної хвилі. Вченим вдалося реалізувати можливості контролю параметрів акустичної хвилі за допомогою спеціального метаматеріалу, штучного матеріалу, що має розраховану складну структуру і певну форму поверхні, що надає такого матеріалу деякі екзотичні властивості, якими не володіють матеріали природного походження.
"Вчені, що проводять численні науково-дослідні роботи в області створення технологій невидимості, широко використовують метаматеріали різних типів, що дозволяють керувати процесами поширення коливань" - розповідає Джиэн-чун Чен (Jian-chun Cheng), професор з Відділу фізики інституту акустики Наньцзинского університету, - "Наш ротатор акустичного поля можна також вважати свого роду акустичним плащем-невидимкою, адже він здатний змусити акустичні хвилі огинати об'єкт, приховуючи його, наприклад, від акустичного зондування".
Вчені з різних куточків земної кулі вже досягли успіхів в створенні подібних ротаторів, що дозволяють закручувати електромагнітні хвилі, потоки світла і коливання, що відбуваються в об'ємі рідини. "Акустичні хвилі являють собою ще один фундаментальний вид коливань, які дуже широко використовуються в нашому повсякденному житті. Пристрій, що дозволяє маніпулювати акустичними коливаннями, може виявитися дуже корисним в безлічі областей, починаючи від звукової техніки і закінчуючи медициною" - розповідає професор Чен.
Провівши ряд математичних розрахунків відповідних моделей, вчені отримали структуру метаматеріалу, який дозволяє впливати на деякі характеристики звукових хвиль. І для підтвердження своєї теорії вони виготовили з цього метаматеріалу ротатор акустичного поля, хоча область застосування нового акустичного метаматеріалу не обмежується тільки цим пристроєм.
"Ми були здивовані, виявивши, що використовується метаматеріал насправді володіє всіма розрахунковими властивостями. З його допомогою можна змусити акустичні хвилі обертатися, подібно до того, як це було зроблено раніше з електромагнітними хвилями або коливаннями рідин. Таким чином, звук теж вступив в "члени клубу" видів коливань, підвладних контролю з боку людей".
Основна область застосування ротатора акустичного поля вчені вважають область медичного ультразвукового зондування, яка потребує високого рівня контролю над излучаемыми ультразвуковими хвилями. Використання обертових звукових хвиль може забезпечити роздільну здатність і контрастність одержуваних зображень, що дозволить медикам більш ретельно дослідити внутрішні ушкодження різного характеру та діагностувати деякі види захворювань без необхідності хірургічного втручання.
Пристрій, створений вченими, є лише примітивним акустичним пристроєм, що виконує одну певну функцію. Але в недалекому майбутньому вчені збираються розробити ряд пристроїв, виконують інші функції або кілька функцій одночасно. Ці пристрої стануть "будівельними цеглинками" для створення складних акустичних систем, здатних творити зі звуком все що завгодно і виконувати при його допомозі безліч необхідних дій.