Teadlased leiutasid ühesuunalise helisüsteemi

Teoreetilised arutlused ühesuunalise heli peegeldumise loomise osas on lõpuks reaalsuseks saanud seadme abil, mis juhib helilained kindlaks määratud suunda.

Sarnaselt elektriseadmetes kasutatavate dioodidega, mis lasevad voolul liikuda ainult ühes suunas, konverteerib “akustiline alaldi” heli uuele sagedusele ning laseb selle sagedusala läbi seadme, välistades algsageduse liikumise vastassuunas, vahendab Novaator portaali Nature News artiklit.

Teatud valdkondades võib see seade osutuda sama kasulikuks, kui näiteks arvutites kasutatavad dioodid.

Jian-chun Cheng ja tema kolleegid Nanjingi ülikoolist pakkusid  “akustilise dioodi” teoreetilise versiooni välja juba eelmisel aastal.

Ajakirjas Nature Materials avaldatud artiklis tõestavad nad, et seda teooriat on võimalik ka praktikas rakendada.

Teadlaste sõnul näitab esimese eksperimentaalse akustilise alaldi kasutamine, et helilained ei pea enam ilmtingimata alati mõlemas määratud suunas liikuma, nagu siiani on eeldatud.

Seade koosneb kahest osast: ultraheli geelikihist ning vee ja klaasi kihtidest moodustatud võrest.

Teadlaste sõnul on leiutatud seade selle valdkonna uurijate jaoks suureks inspiratsiooniallikaks.

Selleks, et heli läbi seadme läheks, peavad helilained kõigepealt geelikihini jõudma.

Geeli näol on tegemist “mittelineaarse keskkonnaga”, mis konverteerib osa helilaine energiast kahekordsele sagedusele.

Seejärel varjestab võre kõik teised sagedused peale algse helilainega harmoneeruva kõrgema sageduse, mis lubab osal helist kõrgemal helikõrgusel võre läbida.

Kui algne helilaine üritab seadet uuesti tagasisuunas läbida, siis põrkub ta kõigepealt võrega.

Kuna see helilaine ei ole geelikihti läbinud ning on seega algse sagedusega, siis võre varjestab selle täielikult.

Teadlaste sõnul võib selline seade olla kasulik näiteks meditsiiniliste ultrahelirakenduste juures, mis vajavad äärmiselt fokusseeritud kindla sagedusega helilaineid.

USAs Pasadenas asuva California tehnoloogiainstituudi aeronautika ja rakendusfüüsika teadlane Chiara Daraio arvab, et Nanjingi juhitud teadlaste rühm on teooriale suutnud leida väga originaalse praktilise lahenduse.

Samas osutab ta, et alaldi töötab ainult eelnevalt määratletud helisageduste ulatuses, mis seab seadme kasutusvõimalustele piirid.

Lisaks sellele ei edasta seade algsagedust, vaid suurendab seda.

Daraio sõnul võib seda võrrelda ühesuunalise peegliga, mis valguse värvi muudab.

Daraio juhitav teadlaste rühm töötab dioodi kallal, mis  kasutab teist tüüpi kristalle, mida saab paremini häälestada.

Illinoisi ülikooli nanofotoonikat uuriva teadlase Nicholas Fangi sõnul on see leiutis sama oluline, kui peaaegu kõigis tänapäevastes elektriseadmetes kasutatava dioodi leiutamine.

Fangi arvates on järgmiseks oluliseks sammuks seadmete integreerimine ning dioodi tasandilt integreeritud skeemideni jõudmine.