CUNY Lisansüstü Merkezi’ndeki (CUNY ASRC) İleri Bilim Araştırma Merkezi’ndeki bilim adamları, orijinal olarak elektronik için geliştirilmiş bir olgu olan “twistronics”ten ilham alan bir konsepti kullanarak ses ve titreşimleri kontrol etmenin bir yolunu keşfettiler.
Dergide yayınlanan araştırmaları PNASmekanik dalgaların nasıl hareket ettiğini değiştirmek için tasarlanmış yüzey katmanları arasındaki küçük dönüşleri kullanan bir teknik olan “bükülme elastikliğini” tanıtıyor.
Ses ve titreşim kontrolü, ultrason görüntüleme, mikroelektronik ve gelişmiş sensörler gibi teknolojiler için gereklidir. Geleneksel olarak bu sistemler, esnekliği sınırlayan sabit tasarımlara dayanır. Yeni yaklaşım, mühendislerin iki katmanlı mühendislik yüzeyini bükerek dalga davranışını yeniden yapılandırmasına olanak tanıyarak benzeri görülmemiş bir uyarlanabilirlik sağlıyor.
CUNY Lisansüstü Merkezi’nde Einstein ve Seçkin Fizik Profesörü ve CUNY ASRC’de Fotonik Girişimi’nin kurucu direktörü Andrea Alù, “Çalışmamız, bu iki katmanı basitçe bükerek mekanik dalgalar üzerinde olağanüstü kontrol elde edebileceğimizi gösteriyor” dedi. “Bu, algılama, iletişim ve sinyal işleme için yeni teknolojilerin kapısını açıyor.”
Ekip, çığır açan buluşa ulaşmak için teoriyi, bilgisayar simülasyonlarını ve 3D baskılı prototipleri kullanarak deneyleri birleştirerek metayüzeyler adı verilen ve mikroskobik sütunlarla desenlendirilmiş özel yüzeyler tasarladı.
İki özdeş meta yüzey birbirine göre farklı açılarda istiflendiğinde ve döndürüldüğünde, bunların birleşik yapısı, dalga yönünü yöneten farklı topolojiler arasında geçiş yaparak titreşimlerin yayılma şeklini değiştirir. “Sihirli açı” olarak adlandırılan kritik bir dönüş açısında, dalgalar son derece odaklanmış ve yönlendirilmiş hale gelir ve daha hızlı, daha verimli sinyal işleme olanaklarını açar.
Bükülme elastiklerinin kullanıma sunulması, geniş bir frekans aralığında geniş bant sinyallerinin daha iyi kontrol edilmesine olanak tanıyacak ve dalga davranışının hızlı bir şekilde ayarlanmasına olanak tanıyarak bilgi aktarımını iyileştirecektir. Yeni teknik aynı zamanda imalat kusurlarından kaynaklanan aksaklıklara karşı daha dirençli sistemlerin tasarlanmasını da kolaylaştıracak.
Araştırmacılar, tıbbi görüntüleme, tüketici elektroniği ve mikroakışkanlık alanlarındaki uygulamalarla çığır açacak buluşlar bekliyorlar. Twistelastikler sonunda çip ölçekli cihazlar için minyatürleştirilebilir ve gündelik teknolojide ses ve titreşimleri nasıl manipüle ettiğimizde devrim yaratabilir.
