Акустический диод пропускает звук только в одну сторону

Nature Materials, журнал из семейства Nature, сообщает о прорыве в акустике – китайским ученым из Университета Нанкина удалось создать звуковой выпрямитель. Подобно тому, как диод пропускает ток только в одну сторону, точно так же и это устройство работает по принципу звукового диода.

Идею такого устройства исследователи выдвинули теоретически еще в прошлом году, теперь она реализована. Звуковой диод состоит из двух частей – это слой геля, реагирующего на ультразвук, и решетки, состоящей из перемежающихся слоев воды и стекла. Если звук идет на такую стенку со стороны геля, то последний, будучи средой акустически нелинейной, часть его энергии поглощает и выпускает ее в виде звуковой волны с удвоенной частотой. Следующая за ней стекло-водяная стенка работает, как звуковой фильтр – сквозь нее не проходит основная частота, зато она свободно пропускает гармонику с двойной частотой. Если же звук идет со стороны стекло-водяной стенки, то он ею задерживается и до гелевого слоя попросту не доходит.

Первый блин вышел немножечко комом – во-первых, он работает только в строго определенном частотном диапазоне, во-вторых, изменяет частоту пропускаемого звука. Это может серьезно ограничить область практического применения устройства. Но первому блину такое простительно. Так или иначе, это первая экспериментальная реализация звукового выпрямителя, и теперь, пишут в статье авторы изобретения, "утверждение о том, что акустические волны всегда могут свободно передвигаться в обоих направлениях одного и того же пути, больше не является непреложной истиной".

Чиара Дарайо (Chiara Daraio), доцент аэронавтики и прикладной физики Калифорнийского технологического института назвала работу своих китайских коллег "умным и оригинальным экспериментальным решением", однако она недовольна указанными недостатками диода и вместе со своей группой намерена их исправить, расширив его частотный диапазон и избавив от удвоения частоты.

Китайские исследователи, а также их коллеги в один голос заявляют, что для ультразвуковой акустики создание звукового выпрямителя имеет такое же значение, какое создание кремниевого диода имело для электроники.