ارائۀ نوعی تازه از بلورهای آوایی از سوی گروهی پژوهشی

به گزارش گروه پژوهش خبرگزاری علم و فناوری آنا؛ حیواناتی چون گربه به دلیل وجود یک لایه بازتابنده در پشت شبکیۀ چشم خود می‌توانند بازتاب نور را افزایش دهند و بدین ترتیب در شرایط نور کم دید بهتری داشته باشند. این مکانیسم که دانشمندان آن را بلورهای فوتونیکی می‌نامند، با تغییر جریان نور بینایی را بهبود می‌دهد. بلورهای فوتونیک، مانند آنهایی که در علائم بازتابنده در بزرگراه‌ها استفاده می‌شوند، به شیوه‌ای مصنوعی و با استفاده از تکنیک‌هایی مانند فوتولیتوگرافی و لیزرنگاری تولید می‌شوند.

این بلورها از ورود برخی فرکانس‌های خاص نور به قسمت‌هایی از ماده جلوگیری می‌کنند؛ این عمل به کمک تغییرات دوره‌ای در ثابت دی‌الکتریک به دست می‌آید. دی‌الکتریک‌ها که شامل موادی مانند شیشه و آب هستند در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف استفاده می‌شوند. عملکرد بلورهای فوتونیکی این است که یک تغییر ثابت در ضریب شکست ایجاد می‌کنند و امکان کنترل سریع و الکترونیکی خواص مواد را فراهم می‌کنند.

به همین ترتیب، بلورهای آوایی نیز با فوتون‌ها امواج صوتی کوانتیزه شده، امواج صوتی را مشابه فوتون‌های نور دستکاری می‌کنند. اکنون، تیمی به سرپرستی دیوید رولیگ (David Röhlig) نوعی بلورهای آوایی ارائه کرده است که به جای تغییرات تناوبی دقیق، تغییرات مداومی در خواص کشسانی دارند. این نوآوری که در مجلۀ نامه‌های یوروفیزیکس شرح آن منتشر شده است، می‌تواند به پیشرفت‌های قابل توجهی در علم و مهندسی مواد منجر شود.

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهد که حتی انحرافات کوچک از خواص مواد ایده‌آل می‌تواند منجر به تغییرات قابل‌توجهی در ساختار طیف آوایی شود. این تغییرات، از جمله شکاف‌های طیف فونون بزرگ‌تر، کاربردهای بالقوه‌ای را در لنزهای فونیک و دستگاه‌های دستکاری صدا ارائه می‌دهد.

رولیگ در مصاحبۀ خود با مجلۀ فیزیک در همین رابطه، بر تأثیر بالقوۀ این یافته‌ها تأکید می‌کند و کاربردهایی را در میکروتکنولوژی و مکاترونیک برای طراحی مبدل‌ها و محرک‌های آکوستومکانیکی پیشنهاد می‌کند. علاوه بر این، محیط‌های بسیار بزرگ نیز می‌توانند با چیدمان مواد با پروفیل‌های پارامتر پیوسته شعاعی، از عایق صوتی پیشرفته بهره ببرند.

به طور خلاصه، تحقیق بر روی عملکرد بلورهای آوایی، امکان‌های هیجان‌انگیزی برای کنترل امواج صوتی، با مفاهیمی از میکروفناوری گرفته تا طراحی محیطی در مقیاس بزرگ، فراهم می‌کند.