Stel je voor dat je mensen kunt horen fluisteren in de kamer ernaast, terwijl het rauwe feest in je eigen kamer onhoorbaar is voor de fluisteraars. Yale-onderzoekers hebben een manier gevonden om precies dat te doen - geluid in één richting te laten stromen - binnen een fundamentele technologie die in alles te vinden is, van mobiele telefoons tot zwaartekrachtgolfdetectoren.

Bovendien, de onderzoekers hebben hetzelfde idee gebruikt om de warmtestroom in één richting te regelen. De ontdekking biedt nieuwe mogelijkheden voor het verbeteren van elektronische apparaten die akoestische resonatoren gebruiken.

De bevindingen, uit het lab van Yale's Jack Harris, zijn gepubliceerd in de online editie van het tijdschrift van 4 april Natuur .

"Dit is een experiment waarin we een eenrichtingsroute maken voor geluidsgolven, " zei Harrie, een professor in de natuurkunde van Yale en de hoofdonderzoeker van de studie. "Specifiek, we hebben twee akoestische resonatoren. Geluid opgeslagen in de eerste resonator kan in de tweede lekken, maar niet andersom."

Harris zei dat zijn team het resultaat kon bereiken met een "afstemknop" - een laserinstelling, eigenlijk - dat kan een geluidsgolf verzwakken of versterken, afhankelijk van de richting van de geluidsgolf.

Daarna tilden de onderzoekers hun experiment naar een ander niveau. Omdat warmte voornamelijk uit trillingen bestaat, ze pasten dezelfde ideeën toe op de warmtestroom van het ene object naar het andere.

"Door onze eenrichtingsgeluidstruc te gebruiken, we kunnen warmte van punt A naar punt B laten stromen, of van B naar A, ongeacht welke kouder of heter is, Harris zei. "Dit zou hetzelfde zijn als een ijsblokje in een glas heet water laten vallen en de ijsblokjes kouder en kouder laten worden terwijl het water eromheen steeds warmer wordt. Vervolgens, door een enkele instelling op onze laser te veranderen, warmte wordt gemaakt om op de gebruikelijke manier te stromen, en de ijsblokjes warmen geleidelijk op en smelten terwijl het vloeibare water een beetje afkoelt. Hoewel het in onze experimenten geen ijsblokjes en water zijn die warmte uitwisselen, maar eerder twee akoestische resonatoren."

Hoewel enkele van de meest elementaire voorbeelden van akoestische resonatoren te vinden zijn in muziekinstrumenten of zelfs uitlaatpijpen van auto's, ze zijn ook te vinden in een verscheidenheid aan elektronica. Ze worden gebruikt als sensoren, filters, en transducers vanwege hun compatibiliteit met een breed scala aan materialen, frequenties, en fabricageprocessen.

De eerste auteur van de studie is voormalig Yale postdoctoraal medewerker Haitan Xu. Co-auteurs van de studie zijn Yale-afgestudeerde student Luyao Jiang en A.A. Griffier van de Universiteit van Chicago.