Uma equipe internacional de pesquisadores mostrou como uma metassuperfície elástica não linear pode converter a frequência fundamental de uma onda em seu segundo harmônico. Fatores estruturais em metassuperfícies, como o arranjo espacial de suas moléculas e sua composição, sustentar sua óptica, propriedades elásticas e acústicas. O desenvolvimento dessa metassuperfície pode ajudar os arquitetos a reduzir o ruído das salas de espetáculos às paisagens urbanas. Essas descobertas também podem aprimorar a tecnologia de camuflagem para que os submarinos evitem a detecção de sonar.
Tipicamente, quando uma onda sonora atinge uma superfície, ele reflete de volta na mesma frequência fundamental com uma amplitude diferente. O modelo deles, relatado no Journal of Applied Physics , mostra que quando uma onda de som atinge esta metassuperfície, a frequência fundamental do incidente não se recupera. Em vez de, a metassuperfície converte essa energia na segunda ressonância harmônica da onda.
Vincent Tournat, um cientista pesquisador sênior em acústica no CNRS da França e um autor do artigo, explicou que "você envia um pitch A440 e após reflexão, isto é transformado em afinação A880. "Ele expôs que esta conversão de onda é possível" com uma fina superfície refletora ... muito menor do que o comprimento de onda acústica. "
Tournat relata que eles estão entre os primeiros grupos acústicos a estudar metassuperfícies acústicas não lineares. Seu laboratório se concentra em acústica não linear, que descreve as interações de ondas de alta amplitude com elementos ou meios não lineares. Por exemplo, este subcampo estuda como um som interage com rachaduras em um material sólido, ou como as ondas elásticas interagem com estruturas altamente deformáveis.
A equipe desenvolveu seu novo conceito de metassuperfície a partir de trabalhos experimentais anteriores. Anteriormente, eles imprimiram materiais de borracha macia como PDMS, um polímero à base de silício, arranjou os componentes em configurações quadradas rotativas, e enviou pulsos de ondas sonoras através das estruturas. Quando os pulsos se propagam através de estruturas PDMS com uma geometria particular, os pesquisadores observaram um efeito estranho:a propagação de solitons, pulsos de onda não lineares estáveis. Como resultado, a estrutura altamente deformável apareceu como uma plataforma ideal para projetar uma não linearidade elástica específica.
Essas metassuperfícies podem avançar significativamente nas tecnologias de controle de ruído porque podem isolar melhor o principal problema no controle de ruído:baixas frequências. "Se você converter a energia para frequências mais altas, então você pode absorvê-lo mais facilmente mais tarde, "Tournat disse.
Ele também cita que metassuperfícies finas podem se tornar componentes de dispositivos mais complexos, como diodos acústicos e transistores. Essas descobertas podem até ser aplicadas a outros tipos de ondas. Na ótica, metassuperfícies baseadas em um conceito semelhante "poderiam substituir os cristais de geração de segunda harmônica (SHG) usados para dobrar a frequência de um laser na transmissão, "Tournat disse.
Esses reflexos inesperados são quase como um espelho de diversão para o som. "Seria análogo olhar para você em um espelho e ter uma imagem refletida deslocada na faixa óptica ultravioleta, "Tournat disse. Seguindo em frente, a equipe agora tem como objetivo construir a meta-superfície e testar experimentalmente suas descobertas.
