Smart design bærer lyd på én måde

En ny computersimulering viser de lovende muligheder for det blomstrende topologi -område. Smart designede mekaniske strukturer bærer lyd udelukkende på en måde og er immun mod fabrikationsfejl. Undersøgelsen er blevet offentliggjort i Naturfysik .

Forestil dig kun at udpakke et nyindkøbt headset for at finde ud af, at den ene øretelefon er lettere beskadiget. Du har fuld ret til at sende det tilbage - trods alt det vil aldrig lyde så godt som nyt. Imidlertid, ved hjælp af nogle grundlæggende fysikker, i fremtiden kan det være muligt at skabe produkter, der ville bære perfekt lyd, selvom der er fabrikationsfejl. Leidens fysiker Vincenzo Vitellis forskergruppe simulerer materialer, der kun bærer lyd på deres overflade og i en retning, mens de er immun over for skader.

Aktiv væske

Postdoktor Anton Souslov viser et billede fra sin simulering (figur), skildrer en struktur af ringe, der indeholder et såkaldt aktivt væske-en væske bestående af selvkørende partikler som bakterier eller rullende kolloider. Systemet var designet til at indeholde dobbelt så mange ringe, hvor den aktive væske cirkler med uret (rød) i stedet for mod uret (blå). Dette giver væsken indeni med et net med uret, som viser sig at have en særlig effekt på, hvordan materialet bærer lyd.

Uberørt lyd

Hvis du placerer en bomkasse ved siden af ​​en af ​​siderne, lyden spredes ikke gennem hele strukturen. I stedet, den bevæger sig kun langs kanterne og kun med uret. Skønheden er, at enhver skade, som bulen til højre, påvirker slet ikke lyden. 'Dette koncept kan være nyttigt til at designe ultralydsudstyr, der er immun mod fabrikationsfejl, siger Souslov. 'Eller udstyr til ikke-invasiv kirurgi, hvor du målretter tumorer med højintensitets ultralyd. Andre applikationer kan være lydisolerede vægge eller endda optiske fibre, fordi princippet fungerer lige så godt for lysbølger. '

Topologi

Fysikentusiaster genkender måske analogien med topologiske isolatorer, som isolerer på indersiden, men leder elektrisk strøm på overfladen. Leiden -designet gør det samme for lyd, og finder også sine rødder i grænsefladen mellem fysik og topologi - et blomstrende felt, der var genstand for Nobelprisen i fysik i 2016. Topologiske strukturer forbliver upåvirkede af strækning eller bøjning. Kun ekstreme deformationer som rivning eller limning ændrer deres egenskaber.