Os cristais fonônicos são uma plataforma ressonante inovadora para detectar e compreender as propriedades volumétricas dos líquidos, atraindo um interesse crescente de pesquisadores.

No The Journal of Applied Physics , pesquisadores da França e da Alemanha propõem o projeto de um cristal fonônico tubular (TPC) com o objetivo de detectar as propriedades bioquímicas e físicas de um líquido que preenche a parte oca do tubo.

"Dependendo do tamanho, o dispositivo pode ser usado em baixa escala, em aplicações microfluídicas, em média escala, na medicina para seringas, ou em uma escala maior, na engenharia civil para roteamento de gás em dutos, "disse o autor Yan Pennec.

Os cristais fonônicos são conhecidos por sua capacidade de guiar, ao controle, e manipular ondas acústicas e elásticas. Essa capacidade de controlar a propagação de ondas elásticas abriu um amplo campo de aplicações, dependendo da frequência desejada.

Os pesquisadores investigaram um TPC estruturado com um arranjo periódico de arruelas ao longo do tubo. Eles demonstraram como o sistema misto sólido / líquido pode apresentar gap absoluto ou dependente de polarização.

Ao introduzir uma cavidade de Fabry-Perot (F-P) dentro da estrutura periódica, os pesquisadores criaram picos dentro das lacunas de banda e quedas dentro das bandas de passagem no espectro de transmissão.

Esses picos e quedas demonstraram ser sensíveis à densidade e velocidade do som do fluido que flui dentro do tubo, exibindo maior sensibilidade às variações da densidade de massa do que a velocidade do som. O TPC, conseqüentemente, torna-se uma plataforma inovadora para aplicações de detecção por causa do acoplamento suficientemente forte dos modos F-P na interface fluido / sólido.

Os pesquisadores farão uma demonstração experimental do sistema, usando uma impressora 3-D, e trabalhar em todos os parâmetros físicos para fazer uma determinação completa do líquido:densidade, velocidade, viscosidade. Eles introduzirão equações termossensíveis e farão comparações entre gases e líquidos de detecção.

Os resultados impactam o desenvolvimento de metassuperfícies acústicas (AMM) em líquido. Até agora, AMM foram desenvolvidos principalmente no ar. Há um interesse crescente na aplicação do conceito AMM para aplicações subaquáticas.

O artigo, "Tubular Phononic Crystal Sensor" é de autoria de Abdellatif Gueddida, Yan Pennec, Victor Zhang, Frieder Lucklum, Michael J. Vellekoop, Nikolay Mukhin, Dr. Ralf Lucklum, Bernard Bonello e Bahram Djafari-Rouhani. O artigo aparecerá em The Journal of Applied Physics em 14 de setembro, 2021.