Een supermateriaal dat buigt, vormen en bundelen geluidsgolven die er doorheen gaan is uitgevonden door wetenschappers.

De creatie verlegt de grenzen van metamaterialen - een nieuwe klasse van fijn ontworpen oppervlakken die de natuur tarten.

Deze materialen hebben al opmerkelijke resultaten laten zien met lichtmanipulatie, waardoor wetenschappers een levensechte versie van de onzichtbaarheidsmantel van Harry Potter kunnen maken, bijvoorbeeld.

Maar een onderzoeksteam van de universiteiten van Sussex en Bristol heeft nu aangetoond dat ze ook met geluidsgolven werken, die medische beeldvorming en persoonlijke audio zouden kunnen transformeren.

Fijn gevormde geluidsvelden worden gebruikt in medische beeldvorming en therapie, maar ook in een breed scala aan consumentenproducten zoals audiospots en ultrasone haptiek. Het onderzoek dat vandaag (datum) is gepubliceerd in Natuurcommunicatie toont een eenvoudige en goedkope manier om deze gevormde geluidsgolven te creëren met behulp van akoestische metamaterialen.

Het collaboratieve onderzoeksteam assembleerde een metamateriaallaag uit veel kleine stenen die elk de ruimte oprollen. De space coiling bricks werken om het geluid te vertragen, wat betekent dat binnenkomende geluidsgolven kunnen worden omgezet in elk gewenst geluidsveld.

De nieuwe metamateriaallagen kunnen in veel toepassingen worden gebruikt. Grote versies kunnen worden gebruikt om geluid naar een bepaalde locatie te sturen of te focussen en een audio-hotspot te vormen. Veel kleinere versies zouden kunnen worden gebruikt om ultrageluid met hoge intensiteit te focussen om tumoren diep in het lichaam te vernietigen. Hier, een metamateriaallaag kan op maat worden gemaakt om in het lichaam van een patiënt te passen en worden afgestemd om de ultrasone golven te concentreren waar ze het meest nodig zijn. In beide gevallen kon de laag worden aangebracht op bestaande luidsprekertechnologie en snel en goedkoop worden gemaakt.

Dr Gianluca Memoli, van het Interact Lab aan de Universiteit van Sussex die de studie leidde, zei:"Onze metamateriaalstenen kunnen in 3D worden geprint en vervolgens worden samengevoegd om elk denkbaar geluidsveld te vormen. We hebben ook laten zien hoe dit kan worden bereikt met slechts een klein aantal verschillende stenen. U kunt denken aan een doos met onze metamateriaalstenen als doe-het-zelf akoestische kit.

Professor Sriram Subramanian, Hoofd van het Interact Lab aan de Universiteit van Sussex, toegevoegd:"We willen akoestische apparaten maken die geluid manipuleren met hetzelfde gemak en flexibiliteit als LCD's en projectoren voor licht. Ons onderzoek opent de deur naar nieuwe akoestische apparaten die diffractie combineren, verstrooiing en breking, en maakt de toekomstige ontwikkeling van volledig digitale ruimtelijke geluidsmodulatoren mogelijk, die met minimale middelen in realtime kunnen worden beheerd."

Bruce Drinkwater, Hoogleraar Ultrasonics aan de Universiteit van Bristol, legde uit:"Ik denk dat er in de toekomst veel opwindende toepassingen van deze technologie zullen zijn. We werken nu aan het dynamisch herconfigureerbaar maken van de metamateriaallagen. Dit betekent dat we goedkope beeldvormingssystemen kunnen maken die kunnen worden gebruikt voor medische diagnostiek of scheurdetectie ."