Metalens expande seu alcance da luz ao som

Ilustração conceitual demonstrando a realização de metalens de amplo campo auditivo por meio da conversão de simetria de uma lente Lunberg esfericamente simétrica. Crédito:POSTECH

Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) alcançaram um avanço ao superar as limitações dos metalenses acústicos tradicionais. Eles desenvolveram com sucesso os primeiros metalens de amplo campo auditivo. A pesquisa deles foi publicada na Nature Communications .

As ondas sonoras, originadas de vibrações em meios como gases e líquidos, são onipresentes em nossas experiências diárias. Notavelmente, ondas de ultrassom de alta frequência, imperceptíveis ao ouvido humano, são utilizadas em exames médicos de ultrassom para diagnosticar tecidos ou órgãos do corpo. Consequentemente, as ondas sonoras servem como fonte de energia vital não apenas na medicina, mas também nas telecomunicações, captação de energia, imagem e vários outros domínios. As lentes acústicas são fundamentais em todas essas aplicações, pois são fundamentais para focar com precisão as ondas sonoras.

Uma metalens, composta por estruturas artificiais geralmente menores que o comprimento de onda das ondas, permite a manipulação irrestrita das ondas, ao mesmo tempo que reduz significativamente a espessura da lente. Esta pesquisa estende o conceito de um amplo campo de visão, atualmente tendência em dispositivos e monitores AR e VR de próxima geração, para o domínio da acústica, abrindo caminhos para novas aplicações de tecnologia de amplo campo auditivo.

O amplo campo auditivo mede a amplitude de ângulos através dos quais uma lente pode exibir uma imagem sonora. Os metalenses acústicos tradicionais sofrem de distorção sonora indesejada (aberração) quando as ondas se aproximam em ângulos não perpendiculares.

A equipe desenvolveu um método para controlar meticulosamente a fase das metalens, garantindo o foco preciso das ondas sonoras, independentemente do seu ângulo de incidência. Isto marca a primeira conquista e demonstração bem-sucedida de um amplo campo auditivo usando metalenses ultrafinos, alcançando até 140 graus de campo auditivo sem distorção sonora.

O professor Junsuk Rho, do Departamento de Engenharia Mecânica da POSTECH, afirmou:"Ao demonstrar primeiro a importância e a necessidade do campo auditivo, estabelecemos um novo paradigma no domínio dos metalenses acústicos. Continuaremos nosso trabalho para explorar ainda mais suas aplicações em imagens acústicas e detecção de alta sensibilidade, juntamente com explorações em coleta de energia e monitoramento submarino em ambientes subaquáticos."

Mais informações: Dongwoo Lee et al, Metalens de amplo campo auditivo para captura de som sem aberrações, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47050-9
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang

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