Los cristales fonónicos son una plataforma resonante innovadora para detectar y comprender las propiedades volumétricas de los líquidos, atrayendo un interés creciente de los investigadores.

En La Revista de Física Aplicada , Investigadores de Francia y Alemania proponen el diseño de un cristal fonónico tubular (TPC) con el propósito de detectar las propiedades bioquímicas y físicas de un líquido que llena la parte hueca del tubo.

"Dependiendo de su tamaño, el dispositivo se puede utilizar a baja escala, en aplicaciones de microfluidos, a mediana escala, en medicina para jeringas, oa mayor escala, en ingeniería civil para el enrutamiento de gas en tuberías, "dijo el autor Yan Pennec.

Los cristales fonónicos son conocidos por su capacidad para guiar, control, y manipular ondas acústicas y elásticas. Esta capacidad de controlar la propagación de ondas elásticas abrió un amplio campo de aplicaciones, dependiendo de la frecuencia objetivo.

Los investigadores investigaron un TPC estructurado con una disposición periódica de arandelas a lo largo del tubo. Demostraron cómo el sistema mixto sólido / líquido puede presentar brechas de banda absolutas o dependientes de la polarización.

Al introducir una cavidad de Fabry-Perot (F-P) dentro de la estructura periódica, los investigadores crearon picos dentro de los huecos de banda y caídas dentro de las bandas de paso en el espectro de transmisión.

Se ha demostrado que estos picos y caídas son sensibles a la densidad y velocidad del sonido del fluido que fluye dentro de la tubería. mostrando una mayor sensibilidad a las variaciones de la densidad de masa que la velocidad del sonido. En consecuencia, el TPC se convierte en una plataforma innovadora para aplicaciones de detección debido al acoplamiento suficientemente fuerte de los modos F-P en la interfaz fluido / sólido.

Los investigadores realizarán una demostración experimental del sistema, usando una impresora 3-D, y trabajar en todos los parámetros físicos para hacer una determinación completa del líquido:densidad, velocidad, viscosidad. Introducirán ecuaciones termo-viscosas y realizarán comparaciones entre la detección de gases y líquidos.

Los hallazgos impactan el desarrollo de metasuperficies acústicas (AMM) en líquido. Hasta ahora, Los AMM se desarrollaron principalmente en el aire. Existe un mayor interés en aplicar el concepto AMM para aplicaciones submarinas.

El artículo, "Tubular Phononic Crystal Sensor" es un autor de Abdellatif Gueddida, Yan Pennec, Víctor Zhang, Frieder Lucklum, Michael J. Vellekoop, Nikolay Mukhin, Dr. Ralf Lucklum, Bernard Bonello y Bahram Djafari-Rouhani. El artículo aparecerá en La Revista de Física Aplicada el 14 de septiembre 2021.