Ondas de som so paradas, revertidas e at armazenadas para uso posterior

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 03/05/2021

Manipulando sons

Embora s recentemente os cientistas tenham descoberto a velocidade mxima do som, as ondas sonoras tm sido exploradas para levitar materiais, otimizar a impresso 3D e at para fazer hologramas acsticos.

E esta lista de aplicaes tecnolgicas dever aumentar muito, graas ao trabalho de Pragalv Karki e Jayson Paulose, da Universidade do Oregon, nos EUA.

A dupla criou um projeto de metamaterial, feito com filmes finos, no qual as ondas de som podem ser paradas, enviadas de marcha-a-r e at armazenadas para uso futuro.

Eles j construram um modelo simples, usando molas e pesos para demonstrar que o projeto funciona na prtica.

“Tm sido fabricados muitos mecanismos capazes de guiar ou bloquear a transmisso de ondas sonoras atravs de um metamaterial, mas nosso design o primeiro a parar e reverter dinamicamente um pulso de som,” garante Karki. De fato, escudos acsticos, camuflagens snicas para submarinos e vrios outros experimentos recentes tm demonstrado como rebater ondas sonoras exatamente para onde voc quer.

Metamaterial snico

O mecanismo de manipulao das ondas sonoras se fundamenta na interao entre a rigidez flexo e a tenso global do material, dois parmetros fsicos que governam a transmisso do som em placas finas.

Embora a rigidez flexo seja uma propriedade intrnseca do material usado na construo, a tenso global um parmetro controlvel externamente.

“Se voc joga uma pedra em um lago, voc v as ondulaes,” ilustra Karki. “Mas, e se voc jogasse a pedra e, em vez de ver as ondulaes se propagando para fora, voc visse apenas o deslocamento da gua subindo e descendo no ponto de impacto? Isso semelhante ao que acontece em nosso sistema.”

E tambm similar ao que j est sendo feito h algum tempo com ondas de luz – os metamateriais ganharam espao ao se demonstrar a possibilidade de que eles apresentem ndices de refrao negativa, por exemplo.

Mas os metamateriais acsticos at agora tipicamente eram estticos, apresentando sempre o mesmo comportamento depois de prontos. Isso agora mudou, com o que os pesquisadores chamam de “ajuste dinmico de disperso”. “No nosso caso, a sintonia vem da capacidade de mudar a tenso das membranas, semelhantes a tambores, em tempo real,” disse Karki.

“Nosso projeto poderia ser construdo em microescala com grafeno e em grandes escalas usando folhas de membrana semelhantes a tambores.”
[Imagem: Karki/Paulose – 10.1103/PhysRevApplied.15.034083]

Processamento snico de informaes

Embora o primeiro prottipo ainda seja bastante rudimentar, a equipe afirma que seus clculos permitiro a construo rpida de verses aprimoradas que podero ter uma diversidade de usos, incluindo processamento e computao baseados em sinais acsticos.

Uma das ideias envolve fabricar metamateriais acsticos baseados em grafeno, o que poder viabilizar coisas como computao baseada em ondas, transistores e dispositivos lgicos micromecnicos, guias de ondas e sensores ultrassensveis.

“Nosso projeto poderia ser construdo em microescala com grafeno e em grandes escalas usando folhas de membrana semelhantes a tambores,” detalhou Karki. “Voc atinge a cadeia de tambores, criando um padro particular de som que se move em uma direo, mas, ajustando a tenso dos tambores, podemos parar o som e armazen-lo para uso futuro. Ele pode ser revertido ou manipulado em qualquer nmero de outros padres.”

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