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UC3M 学术研究——打破声波对称性,引导声音至特定地方

According to UC3M research

Peer-Reviewed Publication

Universidad Carlos III de Madrid

UC3M 学术研究——打破声波对称性,引导声音至特定地方

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Credit: iStock

马德里卡洛斯三世大学 (UC3M)的一项学术研究得出以下结论: 如果声波的对称性被打破
,则可以引导声音指向特定的某个地方。该研究近期在学术期刊《自然》上发表。为了开展这
项工作,研究人员采用了密室现象——通过一个可以在任何地方听到房间内其他任何地方谈话
内容,甚至是耳语的圆拱形结构的房间。
为了开展这项工作,研究团队在实验室中建立了一个人造密室,可以重现相似的效果;开发完
成后还添加了两个元素来打破声波的对称性,这就是声音在房间的任何地方都能被听到的原因
。 一方面,添加的增益可实现声波被选择性放大;另一方面,拓扑结构允许声波在所需方向
上循环。
“通过特定的几何排列,如拓扑结构,我们打破了这种旋转对称性,使声音以完全受控的方式
滑过回音壁。 此外,我们还添加了增益,这是一种允许声波被放大以打破手性对称的特性(
物体不能与其图像重叠的特性)。”项目研究人员之一,UC3M 物理系的 Johan Christensen
表示。
实验室测试表明:当应用这些元素时,产生的声音与高强度激光束相似。 这种效应可能对与
高度可控声音引导和方向相关的研究产生重大影响,并可应用于医疗和工业上的成像。 此外
,今后也可用其他类型材料,如光,来进行研究。
这项研究由UC3M和中国南京大学共同开发,并在该大学进行了实证检验。 “在 UC3M,我们
发展了理论研究以获得对所涉及物理知识的基本理解;而我们中国合作方的工作包括将碳纳米
管片包裹在形成回音壁的人造晶格的元素周围,并连接到合适电路等实践操作。”Christensen
解释。
该研究是在 PHONOMETA(声子学前沿:奇偶时间对称声子超材料)的框架内进行的(GA
Nº:714577),由 Johan Christensen领导,欧洲研究委员会(ERC) 提供启动资金。


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