Акустический диод - для лучших УЗИ и не только
Большинство людей сталкиваются с ультразвуком главным образом на УЗИ в поликлиниках и предродовых осмотрах плода: наверняка многие мамы вспомнят серые и зернистые изображения их будущих чад, построенные по отраженным звуковым волнам. Но новая технология китайских ученыхобещает радикально улучшить ультразвуковые «картинки», изменив способ передачи волн.
Авторы статьи в журнале Applied Physics Letters описывают теоретические основы акустического диода – устройства, которое обеспечивает однонаправленную передачу звуковых волн примерно так же, как электрический диод управляет однонаправленной передачей электроимпульсов.
Однонаправленный поток звука даст более яркие и четкие эхограммы, за счет ликвидации акустических помех, которые возникают, когда звуковые волны идут одновременно в «оба конца» и интерферируют друг с другом.
«Направление распространения исходящей волны можно будет легко и точно контролировать. Эти свойства имеют принципиальное значение для медицинской ультрасонографии», - - объясняет исследователь Цзянь-чунь Чэн (Jian-chun Cheng).
Звуковые волны легко текут в двух направлениях. Однако в природе полное отражение звука в одном направлении встречается на границе воздуха и воды. Этот факт навел ученых на мысль о том, что акустический диод можно получить, передавая волны через ассиметричную призму, которая даст полностью ненаправленное отражение.
Теоретическая модель была разработана на базе не встречающегося в природе метаматериала с почти нулевым индексом (near-Zero Index Metamaterial, ZIM) и призмы – для получения волн, ударяющих в отражающую границу с двух противоположных сторон.
Теоретически, объясняет доктор Чэн, «это создаст уникальный туннельный эффект и беспрецедентное свойство: форма выходного сигнала сообразуется с формой волн, идущих по направлению к границе».
По материалам пресс-релиза Американского института физики.
Артём Космарский nauka21vek.ru