Un equipo internacional de investigadores mostró cómo una metasuperficie elástica no lineal podía convertir la frecuencia fundamental de una onda en su segundo armónico. Factores estructurales en metasuperficies, como la disposición espacial de sus moléculas y su composición, apuntalar su óptica, propiedades elásticas y acústicas. El desarrollo de esta metasuperficie podría ayudar a los arquitectos a reducir el ruido de las salas de espectáculos a los paisajes urbanos. Estos hallazgos también podrían mejorar la tecnología de camuflaje para que los submarinos eviten la detección del sonar.

Típicamente, cuando una onda de sonido golpea una superficie, se refleja en la misma frecuencia fundamental con una amplitud diferente. Su modelo, reportado en el Revista de física aplicada , muestra que cuando una onda de sonido golpea esta metasuperficie, la frecuencia fundamental incidente no se recupera. En lugar de, la metasuperficie convierte esa energía en la segunda resonancia armónica de la onda.

Vincent Tournat, investigador científico senior en acústica en el CNRS de Francia y autor del artículo, explicó que "envías un tono A440 y después de reflexionar, esto se transforma en tono A880 ". Expuso que esta conversión de onda es posible" con una superficie reflectante delgada ... mucho menor que la longitud de onda acústica ".

Tournat informa que se encuentran entre los primeros grupos de acústica en estudiar metasuperficies acústicas no lineales. Su laboratorio se centra en la acústica no lineal, que describe interacciones de ondas de alta amplitud con elementos o medios no lineales. Por ejemplo, este subcampo estudia cómo un sonido interactúa con las grietas en un material sólido, o cómo las ondas elásticas interactúan con estructuras altamente deformables.

El equipo desarrolló su nuevo concepto de metasuperficie a partir de trabajos experimentales anteriores. Previamente, imprimieron materiales de goma blanda como PDMS, un polímero a base de silicio, organizó los componentes en configuraciones cuadradas giratorias, y envió pulsos de ondas sonoras a través de las estructuras. Cuando los pulsos se propagan a través de estructuras PDMS con una geometría particular, los investigadores observaron un efecto extraño:la propagación de solitones, pulsos de onda no lineales estables. Como resultado, la estructura altamente deformable apareció como una plataforma ideal para diseñar una no linealidad elástica específica.

Estas metasuperficies podrían hacer avanzar significativamente las tecnologías de control de ruido porque podrían aislar mejor el principal problema en el control del ruido:las bajas frecuencias. "Si convierte la energía a frecuencias más altas, entonces podrás absorberlo más fácilmente más tarde, "Dijo Tournat.

También cita que las metasuperficies delgadas podrían convertirse en componentes de dispositivos más complejos como diodos acústicos y transistores. Estos hallazgos podrían incluso aplicarse a otros tipos de ondas. En óptica, las metasuperficies basadas en un concepto similar "podrían reemplazar los cristales de segunda generación armónica (SHG) utilizados para duplicar la frecuencia de un láser en la transmisión, "Dijo Tournat.

Estos reflejos inesperados son casi como un espejo de casa de la diversión para el sonido. "Sería análogo mirarte en un espejo y tener una imagen reflejada desplazada en el rango óptico ultravioleta, "Dijo Tournat. Avanzando, el equipo ahora tiene como objetivo construir la metasuperficie y probar experimentalmente sus hallazgos.