Araştırmacılar ses dalgalarının bütünlüğünü korumada büyük bir başarıya imza attı

Yeni buluş aynı zamanda daha ucuz, daha hafif ve daha az güç kullanan ses aygıtlarının önünü açıyor

Araştırmacılar son deneyi topolojik fizikte sönüm noktası diye tanımladı (Pixabay)

New York Şehir Üniversitesi (CUNY) ve Georgia Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi ve mühendislerin bulunduğu bir araştırma ekibi, büyük bir başarıya imza atarak ses dalgalarında zaman modülasyonuna dayalı topolojik sıralamanın ilk deneysel kanıtını sundu.

Bu gelişme araştırmacılara ses dalgalarını, topolojik meta-malzemelerin sınırları boyunca geri yansıyan dalgalar ve malzeme kusurlarından kaynaklanan bozulmalar olmadan yayma imkanı tanıyor.

New York Şehir Üniversitesi’nin haberine göre; hakemli bilim dergisi Science Advances’te yayımlanan yeni bulgular, daha düşük maliyetli, daha hafif, daha az pil gücü kullanan ve zorlu çevre koşullarında çalışmayı sürdüren yeni cihazların yolunu açıyor.
 

fazla oku

Bu bölüm, konuyla ilgili referans noktalarını içerir. (Related Nodes field)


Topoloji, yüzeylerin ve genel şekillerin özelliklerini inceleyen, fakat uzunluk ve açılarla ilgilenmeyen geometri dalıdır. Topoloji, bir nesne yırtılmadan ya da koparılmadan uzatıldığında, büküldüğünde ya da nesnenin şekli bozulduğunda bütünlüğü bozulmayan özellikleri tanımlar. 

Topolojik bir yalıtkanda elektrik akımları nesnenin kusurları nedeniyle sekteye uğratılmaya karşı dirençli şekilde nesnenin sınırları boyunca geçebiliyor. Meta-malzemeler alanındaki yeni gelişmeler sesin ve ışığın yayılımını kontrol etmeye yarayan bu özellikleri genişletti.

Araştırmacılar, önceki çalışmalarında üç boyutlu yazıcıda basılmış akustik meta-malzemelerde topolojik sıralama oluşturmak amacıyla geometrik asimetrileri kullandı.Bu nesnelerde, ses dalgalarının nesnelerin kenarları boyunca ve keskin köşelerinin etrafında hareket etmek üzere sınırlandırılabileceği gösterildi ancak kayda değer bir dezavantaj da vardı. Bu dalgaların yayılımı tamamen kısıtlanamadı ve dalgalar ileri ya da geri aynı özelliklerle hareket edebiliyordu. Bu etki özü itibariyle sesin topolojik sıralanmasına bu yaklaşımın genel olarak sağlamlığını sınırladı. Çünkü belirli türden bozukluklar ve kusurlar nesnenin sınırları boyunca yayılan sesi geri yansıtacaktı.

Son deney, geometrik asimetriler yerine zaman simetrisi kırınımının da topolojik sıralama gerçekleştirmek için kullanılabileceğini göstererek bu zorluğun üzerinden geldi. Bu yöntemi kullanıldığında, ses dalgalarının yayılımı gerçek anlamda tek yönlü ve düzensizlikler ya da kusurluluklara karşı çok dayanıklı hale geliyor.
 


"Topolojik fizikte bir dönüm noktası"

CUNY’deki fotonik laboratuvarında araştırmanın başındaki isim Andrea Alù şunları söyledi:
 

Bu sonuç topolojik fizik için bir dönüm noktası, zaman varyasyonlarından ortaya çıkan topolojik sıralamayı gösterebiliyoruz. Bu, geometrik asimetrileri temal alarak topolojik akustik üzerine yapılan fazla sayıdaki çalışmadan daha farklı ve daha avantajlı. Önceki yaklaşımlar tabiatı gereği yansıtılabilecek dalgaların geçeceği ters yönlü bir kanalın varlığına ihtiyaç duyuyordu, bu doğal olarak topolojik korunumlarını sınırlandırıyordu. Zaman modülasyonlarıyla ters yönlü yayılmayı baskılayabiliyor ve güçlü topolojik korunum sağlayabiliyoruz.


Araştırmacılar çalışmalarında bal peteği kovanları gibi tekrar eden altıgenler şeklinde yerleştirilmiş, ince bir polilaktik asit diskiyle birbirine bağlanan ve bir dizi dairesel piezoelektrik rezonans üreten bir cihaz tasarladı.

Ekip ardından zaman simetrisini kıran zaman modülasyonu sinyallerini verecek harici bir devreyi bu cihaza bağladı.

Yeni tasarım aynı zamanda programlanmaya da açık. Bu, sesin bir dizi farklı yeniden ayarlanabilir yolla ve asgari kayıpla yönlendirilebileceği anlamına geliyor.

Araştırmanın yazarı Andrea Alù yeni teknolojik gelişmeden ultrason görüntüleme, sonar ve yüzey akustik dalgalarını kullanan elektronik sistemlerin hepsinin yararlanabileceğini söyledi.

 

Independent Türkçe için çeviren: Umut Can Yıldız

Independent Türkçe, Phys.org

DAHA FAZLA HABER OKU