En utilisant une technique qui a des applications possibles dans cloaking acoustique, la lévitation acoustique, l'imagerie par ultrasons, et la manipulation des particules, les scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley affirment avoir produit une "bouteille" faisceau d'énergie acoustique à l'air libre qui peut précisément rediriger les ondes sonores. Capable de plier ces vagues le long set trajectoires sans avoir besoin de guides d'ondes ou autre assistance mécanique, le faisceau de la bouteille est également en mesure de circuler autour des objets sur son passage tout en conservant sa forme.

Les ondes sonores - ondes lumineuses comme - Voyage dans les lignes droites, mais peuvent être pliés par la réflexion, la diffraction ou réfraction. Dans le cas des expériences de laboratoire Berkeley, les chercheurs pliés ondes sonores en utilisant un réseau de transducteurs acoustiques - efficacement à haute fréquence des haut-parleurs - environ 1,5 cm (0,6 po) de diamètre, espacés de 2,5 cm (0,98 po) d'intervalle et fonctionnant à une fréquence de 10 kHz. Ce tableau a été en mesure de modifier directement la phase et la direction à laquelle chaque onde sonore a été généré de sorte qu'un ensemble défini de champs de pression avec des trajectoires distinctes ont été créées dans l'air.

En conséquence, l'équipe a prétendu avoir produit un faisceau de bouteille acoustiques dont les ondes sonores se déplacent à travers la paroi à haute pression de sa coque incurvée à l'écoulement autour d'un centre de pression zéro. De cette manière, les ondes sonores sont maintenus ensemble et sont en mesure de se déplacer sur de cette façon sur une certaine distance. Le faisceau de la bouteille acoustique est également influencée par des objets solides qui sont placés sur son chemin, avec la forme et les caractéristiques des ondes sonores de reformage après circulant autour de l'objet.

«Nos poutres de bouteilles acoustiques ouvrent de nouvelles perspectives pour les applications où il est nécessaire pour accéder difficiles à atteindre des objets cachés derrière des obstacles, tels que l'imagerie acoustique et les ultrasons thérapeutiques à travers les médias inhomogène," dit Berkeley Lab chercheur Tongcang Li. "Nous pouvons également utiliser une bouteille acoustique comme un dispositif de dissimulation, re-routage des ondes sonores autour d'un objet, puis de les récupérer dans leur forme originale, ce qui rend l'objet invisible à la détection sonar."

Comme l'extérieur de la haute pression de la bouteille acoustique applique également une force d'entraînement à l'air ambiant, aucun ondes sonores peuvent passer à travers l'intérieur de la pression zéro de la bouteille ce qui rend approprié pour le piégeage acoustique. De cette façon, les nanoparticules et de même des objets microscopiques peuvent être maintenus en place avec rien de plus que la pression de l'onde sonore qui les entoure.

De même, lévitation acoustique, où les ondes sonores sont utilisés pour déplacer et manipuler microscopiques objets, tels que des nanoparticules, des microbes ou des gouttelettes d'eau, peut également être rendu possible par le développement continu de cette recherche. L'équipe croit aussi que leur travail peut trouver une utilisation dans les goûts de l'impression graphique 3D et la manipulation d'objets en émulant des expériences récentes d'ondes stationnaires dans ce domaine.

«Nos poutres de bouteilles acoustiques peuvent faire la même chose, mais offrent une meilleure stabilité, de vrais graphismes en 3D, et plus de liberté de mouvement que notre faisceau peut se propager le long d'une trajectoire courbe," a déclaré le co-chercheur Xuefeng Zhu. "Nous pouvons également faire léviter des objets 3D beaucoup plus grandes que ce qui peut être soulevé et manipulé avec d'autres techniques de lévitation acoustique."

En créant propagation du faisceau acoustique le long de trajectoires prescrites sans la nécessité d'une intervention mécanique, l'équipe peut aussi avoir offert des avancées significatives dans des applications telles que l'imagerie médicale par ultrasons et ultrasons thérapeutiques, où le sens de Voyage du faisceau est difficile à contrôler à travers le corps.

"Depuis le principe de matrices progressives ajusté est bien établi et maintenant utilisé en imagerie par ultrasons, on peut appliquer directement notre technique de faisceau bouteille acoustique pour systèmes acoustiques actuelles", a déclaré Peng Zhang, auteur principal d'un article qui décrit ce travail. «Notre technique offre un nouveau degré de liberté pour contrôler le flux d'énergie acoustique à volonté."

La recherche a été soutenue par le Bureau du programme MURI de recherche navale, et un document décrivant les expériences a été publiée dans la revue Nature Communications.