Ученые научились изменять геометрию кристаллов в режиме реального времени

Используя акустические метадевайсы, которые могут влиять на акустическое пространство, инженеры впервые продемонстрировали, как можно динамически изменять геометрию трехмерного коллоидного кристалла в режиме реального времени.

Коллоидные кристаллы, предназначенные для исследований и называемые метаматериалами, являются искусственно структурированными материалами, которые расширяют свойства существующих в природе материалов и соединений. Исследование, проведенное учеными из Университета машиностроения департамента Бристоля  было опубликовано в Интернете на этой неделе в Трудах Национальной академии наук (Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS).

Доктор Mihai Caleap, научный сотрудник кафедры машиностроения, сказал: “Мы работаем на системах, которые реконфигурируют в реальном времени с целью создания по-настоящему активных метаматериалов. Такие материалы позволят исследователям получить беспрецедентный контроль над целым рядом оптических и акустических волновых явлений. Многочисленные примеры метаматериалов, существующих в настоящее время, ни способны изменять конфигурацию одновременно в трех измерениях”.

Исследователи использовали акустическую сборку суспензии микросфер, напоминающие кристаллические решетки. Исследование показало, что экспериментальная реализация трехмерного коллоидного кристалла является изменяемой конфигурацией в режиме реального времени и что такой материал может быстро вносить изменения в свои акустические характеристики фильтрации.

На основе динамически реконфигурируемых метаматериалов устройства с оптическими или акустическими длинами волн от десяти микрон до десяти сантиметров могут иметь широкий спектр применения. В оптике это может привести к новым дефлекторам света или фильтрам для работы с изображениями терагерцового диапазона. В акустике можно было бы создать акустические барьеры, которые могут быть оптимизированы в зависимости от меняющейся природы падающего звука.

Брюс Дринкуотер, профессор ультразвука Инженерно-механического факультета и соавтор исследоавания сказал: “Наш метод с изменяемой конфигурацией акустической сборки является важным шагом, поскольку он имеет явные преимущества по сравнению с другими возможными подходами, например методом оптического захвата и самосборки. Наш метод будет работать на широком спектре материалов, таких как почти все твердые комбинации жидкостей, что позволит получить почти любую геометрию. К тому же наш метод дешев и легко интегрируется с другими системами ”.