1 de agosto de 2011

Un diodo sintonizable que permite que la información acústica a viajar en una dirección sólo puede llevar el concepto de una verdadera prueba de sonido ambiente un poco más a la realidad

Tomando prestado un concepto de la electrónica, el diodo acústico es un componente que permite una corriente-en este caso una onda de sonido, para pasar en una dirección, mientras que el bloqueo de la corriente en la dirección opuesta.

"Hemos explotado un mecanismo físico que provoca una brusca transición entre la transmisión y nontransmitting estados del diodo", dice Chiara Daraio, profesor de aeronáutica y física aplicada en la California Institute of Technology (Caltech) y autor principal del estudio.

"Uso de los experimentos, simulaciones y predicciones analíticas, se demostró la transmisión unidireccional de sonido en un rango de frecuencias audibles por primera vez."

Para entender la tecnología, Daraio dice, imagine dos salas de la etiqueta la sala A y sala B. La nueva tecnología podría permitir que alguien en la sala A para escuchar el sonido procedente de la sala B, pero que bloquearía el mismo sonido en la sala A de ser escuchado en la sala B .

"El concepto de la transmisión unidireccional de sonido podría ser muy importante en acústica arquitectónica, o de la ciencia y la ingeniería de control de sonido dentro de los edificios", dice Georgios Theocharis, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Daraio y co-autor del estudio, publicado en la revista Nature Materials.

El sistema se basa en un simple montaje de esferas elásticas-granular cristales que transmiten el sonido de las vibraciones, que fácilmente podría ser utilizado en múltiples contextos, en sintonía y, potencialmente, puede escalar a operar dentro de un amplio rango de frecuencias, es decir, su aplicación podría llegar lejos más allá de insonorización.

Sistemas similares han sido demostrados, pero cuentan con todas las transiciones suaves entre la transmisión y nontransmitting estados en lugar de las transiciones aguda que se necesita para ser más eficaces para controlar el flujo de las ondas sonoras.

Para obtener la brusca transición, el equipo creó un sistema periódico con un pequeño defecto que soporta este tipo de cambio rápido de un "on" a un estado de "apagado" de transmisión, es decir, el sistema es sensible a pequeñas variaciones de las condiciones operacionales, como la presión y el movimiento, lo que es útil en el desarrollo de sensores acústicos ultrasensible para detectar las ondas de sonido.

El sistema también puede funcionar a diferentes frecuencias de sonido y es capaz de bajar el cambio, o reducir la frecuencia de las señales que viajan, según sea necesario.

"Nos proponemos utilizar estos efectos para mejorar la recolección de energía-tecnologías", dice Daraio. "Por ejemplo, puede ser capaz de recoger la energía del sonido no deseado a partir de las vibraciones estructurales en la maquinaria de control del flujo de las ondas de sonido fuera de la maquinaria y en un transductor.El transductor se podría convertir las ondas sonoras en energía eléctrica. "

La tecnología también puede cambiar las frecuencias no deseadas a un rango que permite una conversión más eficiente de la electricidad.

El equipo planea seguir estudiando las propiedades fundamentales de estos sistemas, centrándose en la aplicación potencial de los sistemas de recolección de energía y cree que los sistemas pueden ser aplicables a una amplia gama de tecnologías, incluyendo los dispositivos de ultrasonidos biomédica, control de ruido avanzada y los materiales térmicos destinados al control de la temperatura .

"Debido a que los conceptos que rigen la propagación de ondas son universales a muchos sistemas, se prevé que el uso de esta nueva forma de control de la energía podría permitir el diseño de muchos materiales avanzados térmico y acústico y dispositivos", dice Daraio.

La investigación fue financiada por la National Science Foundation, la Oficina de Investigación Naval y la Fundación Onassis.

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