Исследователи из Калифорнийского университета в Сан‑Диего, Мичиганского университета и Национального центра научных исследований Франции обнаружили, что звук способен изменять свойства материалов на расстоянии. Результаты работы опубликованы в Nature Communications.
В материалах существуют внутренние границы — механические изгибы: участки, где элементы ориентированы чуть по‑разному. От них зависит, где материал будет мягким, а где жестким (например, такие границы возникают при деформации металлов или повреждении молекул ДНК). Сдвинуть их сложно из‑за энергетических барьеров, а воздействие звука обычно дает плохо контролируемый результат.
Ученые создали модель материала, в котором эти границы могут перемещаться без энергетических затрат — ключевую роль играет не состав, а структура. Область с границей остается мягкой, а по мере удаления материал постепенно становится жестче. Акустические волны позволяют точно управлять положением границы: короткие звуковые импульсы шаг за шагом притягивают ее к источнику звука, а длинные колебания растягивают по структуре, меняя расположение мягких и жестких зон. Работает это лишь в определенном диапазоне частот.
Для проверки концепции собрали модель — цепочку вращающихся дисков, соединенных пружинами, где один диск играл роль границы. Под действием звука он смещался и менял свойства всей системы.
Пока эксперимент проведен лишь в лаборатории, но технология может лечь в основу материалов с настраиваемой жесткостью — их планируют применять в защитных конструкциях, мягкой робототехнике и медицинских имплантатах. Далее ученые проверят принцип на объемных структурах и на уровне отдельных атомов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что на коллайдере открыли новую тяжелую частицу: она поможет понять строение вещества.
