ارایۀ نوعی تازه از بلورهای آوایی از سوی گروهی پژوهشی

گروهی پژوهشی به تازگی در مقاله ای نوعی تازه از بلورهای آوایی ارایه کرده است که خاصیت صافی، تغییرات مداوم و انعطاف پذیری دارند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری ایندکس ایران؛ حیواناتی چون گربه به دلیل وجود یک لایه بازتابنده در پشت شبکیۀ چشم خود می توانند بازتاب نور را افزایش دهند و بدین ترتیب در شرایط نور کم دید بهتری داشته باشند. این مکانیسم که دانشمندان آن را بلورهای فوتونیکی می نامند، با تغییر جریان نور بینایی را بهبود می دهد. بلورهای فوتونیک، مانند آنهایی که در علایم بازتابنده در بزرگراه ها استفاده می شوند، به شیوه ای مصنوعی و با استفاده از تکنیک هایی مانند فوتولیتوگرافی و لیزرنگاری تولید می شوند.

این بلورها از ورود برخی فرکانس های خاص نور به قسمت هایی از ماده جلوگیری می کنند؛ این عمل به کمک تغییرات دوره ای در ثابت دی الکتریک به دست می آید. دی الکتریک ها که شامل موادی مانند شیشه و آب هستند در دستگاه های الکترونیکی مختلف استفاده می شوند. عملکرد بلورهای فوتونیکی این است که یک تغییر ثابت در ضریب شکست ایجاد می کنند و امکان کنترل سریع و الکترونیکی خواص مواد را فراهم می کنند.

به همین ترتیب، بلورهای آوایی نیز با فونون ها امواج صوتی کوانتیزه شده، امواج صوتی را مشابه فوتون های نور دستکاری می کنند. اکنون، تیمی به سرپرستی دیوید رولیگ (David Röhlig) نوعی بلورهای آوایی ارایه کرده است که به جای تغییرات تناوبی دقیق، تغییرات مداومی در خواص کشسانی دارند. این نوآوری که در مجلۀ نامه های یوروفیزیکس شرح آن منتشر شده است، می تواند به پیشرفت های قابل توجهی در علم و مهندسی مواد منجر شود.

شبیه سازی های رایانه ای نشان می دهد که حتی انحرافات کوچک از خواص مواد ایده آل می تواند منجر به تغییرات قابل توجهی در ساختار طیف آوایی شود. این تغییرات، از جمله شکاف های طیف فونون بزرگ تر، کاربردهای بالقوه ای را در لنزهای فونیک و دستگاه های دستکاری صدا ارایه می دهد.

رولیگ در مصاحبۀ خود با مجلۀ فیزیک در همین رابطه، بر تاثیر بالقوۀ این یافته ها تاکید می کند و کاربردهایی را در میکروتکنولوژی و مکاترونیک برای طراحی مبدل ها و محرک های آکوستومکانیکی پیشنهاد می کند. علاوه بر این، محیط های بسیار بزرگ نیز می توانند با چیدمان مواد با پروفیل های پارامتر پیوسته شعاعی، از عایق صوتی پیشرفته بهره ببرند.

به طور خلاصه، تحقیق بر روی عملکرد بلورهای آوایی، امکان های هیجان انگیزی برای کنترل امواج صوتی، با مفاهیمی از میکروفناوری گرفته تا طراحی محیطی در مقیاس بزرگ، فراهم می کند.