Focalizzazione acustica

Un materiale fononico sfrutta l'interferenza distruttiva

Sviluppato un cristallo fononico in grado di concentrare in un punto le onde
sonore di una determinata frequenza grazie a un fenomeno di rifrazione
negativa

In un articolo pubblicato sul numero del 9 luglio della rivista "Physical
Review Letters", un team di ricercatori presenta un "cristallo fononico" con
caratteristiche decisamente differenti dai materiali che costituiscono, per
esempio, le pareti delle case, che riflettono all'indietro le onde sonore o
almeno le trasmettono a un livello molto più basso. Il nuovo materiale,
invece, può piegare le onde sonore fino a focalizzarle in un punto preciso.
Questo fenomeno di "rifrazione negativa" potrebbe essere utile per
sviluppare nuovi e migliori dispositivi per immagini ultrasoniche, in grado
di osservare lo sviluppo di un feto o individuare fessure e incrinature in
una conduttura.

Negli ultimi decenni, i fisici hanno sviluppato molti cosiddetti materiali
fononici, capaci di bloccare specifiche frequenze sonore. John Page e
colleghi dell'Università di Manitoba, in Canada, hanno creato un semplice
cristallo fononico immergendo in acqua una griglia di sferette di carburo di
tungsteno con un diametro di 0,8 millimetri. Le onde sonore in un range di
frequenze centrato su 1 megahertz, la cui lunghezza d'onda è vicina al
diametro delle sferette, non possono penetrare la struttura: lo scattering
delle onde acustiche produce un'interferenza distruttiva.

Quando gli scienziati hanno osservato gli effetti del cristallo sulle
frequenze ultrasoniche al di sopra del range proibito, hanno scoperto che le
onde con una frequenza di 1,60 megahertz continuavano a diffondersi dopo
essere passate attraverso il materiale, mentre quelle con una frequenza
leggermente più bassa, 1,57 megahertz, si comportavano in maniera opposta e
venivano focalizzate dal cristallo in un punto preciso. Suxia Yang, J. H.
Page, Zhengyou Liu, M. L. Cowan, C. T. Chan, Ping Sheng, Focusing of Sound
in a 3D Phononic Crystal. Phys. Rev. Lett. 93, 024301 (9 luglio 2004).

http://lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/Focalizzazione_acustica/128
5962