På billedet, en fleksibel membran (grå firkant) fungerer som en akustisk resonator, placeret mellem to spejle. Når laserlys er fanget mellem spejlene, det passerer gentagne gange gennem membranen. Den kraft, som laserlyset udøver, bruges til at styre membranens vibrationer. Kredit:Harris Lab/Yale University
Forestil dig at kunne høre folk hviske i det næste rum, mens den hæsblæsende fest på dit eget værelse er uhørlig for dem, der hvisker. Yale-forskere har fundet en måde at gøre netop det - få lyden til at flyde i én retning - inden for en grundlæggende teknologi, der findes i alt fra mobiltelefoner til gravitationsbølgedetektorer.
Hvad mere er, forskerne har brugt den samme idé til at styre varmestrømmen i én retning. Opdagelsen giver nye muligheder for at forbedre elektroniske enheder, der bruger akustiske resonatorer.
Fundene, fra laboratoriet hos Yales Jack Harris, er offentliggjort i onlineudgaven af tidsskriftet den 4. april Natur .
"Dette er et eksperiment, hvor vi laver en envejsrute for lydbølger, " sagde Harris, en Yale fysikprofessor og undersøgelsens hovedforsker. "Specielt, vi har to akustiske resonatorer. Lyd lagret i den første resonator kan lække ind i den anden, men ikke omvendt."
Harris sagde, at hans team var i stand til at opnå resultatet med en "tuning-knap" - en laserindstilling, faktisk – det kan svække eller forstærke en lydbølge, afhængig af lydbølgens retning.
Så tog forskerne deres eksperiment til et andet niveau. Fordi varme for det meste består af vibrationer, de anvendte de samme ideer på varmestrømmen fra et objekt til et andet.
"Ved at bruge vores envejs lydtrick, vi kan få varme til at flyde fra punkt A til punkt B, eller fra B til A, uanset hvilken der er koldere eller varmere, " sagde Harris. "Dette ville være som at tabe en isterning i et glas varmt vand og få isterningerne til at blive koldere og koldere, mens vandet omkring dem bliver varmere og varmere. Derefter, ved at ændre en enkelt indstilling på vores laser, varme fåres til at flyde på den sædvanlige måde, og isterningerne varmes gradvist og smelter, mens det flydende vand køler lidt af. Selvom det i vores eksperimenter ikke er isterninger og vand, der udveksler varme, men snarere to akustiske resonatorer."
Selvom nogle af de mest grundlæggende eksempler på akustiske resonatorer findes i musikinstrumenter eller endda biludstødningsrør, de findes også i en række elektronik. De bruges som sensorer, filtre, og transducere på grund af deres kompatibilitet med en lang række materialer, frekvenser, og fremstillingsprocesser.
Den første forfatter til undersøgelsen er tidligere Yale postdoc associeret Haitan Xu. Medforfattere til undersøgelsen er Yale kandidatstuderende Luyao Jiang og A.A. Kontorist ved University of Chicago.