Метаматериалы — это искусственные материалы, способные приобретать необычные свойства, редко встречающиеся в природе. Они состоят из множества мелких элементов, организованных в различные конфигурации, что позволяет им манипулировать светом, звуком и другими формами энергии на уровне, недоступном для традиционных материалов.
Метаматериалы обычно обладают такими превосходными функциональными возможностями благодаря жестко заданной геометрии, симметрии и периодичности, которые нельзя изменить после изготовления. Изменить этот процесс до настоящего времени было нерешаемой задачей. Группа исследователей из университета Коннектикута (США) решила с ней справиться. Они создали программируемую в режиме реального времени комбинаторную структуру метаматериалов, состоящую из асимметричных столбиков, которые могут управлять акустическими волнами в зависимости от угловой ориентации самих столбиков. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Новый метаматериал представляет собой сетку 11×11 из асимметричных столбиков, каждый из которых имеет одну или несколько вогнутых поверхностей, напоминающих сердцевину яблока. Эти столбики не закреплены, а управляются по отдельности с помощью двигателей. Такая конструкция позволяет выполнять точную регулировку с шагом в один градус.
Изменяя ориентацию столбов, инженеры могут настраивать функции материала в режиме реального времени, что позволяет мгновенно адаптировать его. Звуковые волны, проходя через материал, отражаются от вогнутостей столбов. Поскольку каждый столб можно регулировать индивидуально, существует практически бесконечное число потенциальных путей распространения звуковых волн через решетку. Однако бесчисленное множество различных конфигураций создает и проблемы. При гигантском количестве возможных конфигураций опор невозможно вручную рассчитать, как каждая из них повлияет на звуковые волны, поэтому для доработки используется искусственный интеллект.
Ожидается, что после доработки такие метаматериалы найдут широкое применение в медицине. Материал можно использовать для усиления эффекта звуковых волн, направляя их в одну точку. По мнению исследователей, технология может помочь усовершенствовать методы визуализации, такие как ультразвук и акустический пинцет.
Ранее Наука Mail писала о том, что разработаны новые сверхпроводящие материалы с уникальными свойствами.
