Ääniaallot saadaan täydellisesti kulkemaan haluttuun suuntaan

Aallossa uusi tutkimusala julkaisi ensimmäiset tuloksensa Nature Communications -lehdessä

Aalto-yliopiston ja Duken yliopiston tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan ohuen materiaalin, joka voi kontrolloida ääniaaltojen liikettä tehokkaasti. Aine on helposti tuotettavissa käyttäen 3D-printteriä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat onnistuneet tuottamaan materiaalia, joka kuljettaa ääniaallot lähes täysin juuri siihen suuntaan kuin on haluttu. Aikaisemmat yritykset tuottivat materiaaleja, joissa äänen yhtäaikainen hallittu siirtäminen ja heijastuminen ei ollut mahdollista: ääni suuntautui myös ei-haluttuihin suuntiin.  

Metamateriaalit ovat keinotekoista ainetta, joissa aallot, kuten valo- ja ääniaallot ovat vuorovaikutuksessa rakenteen kanssa ja tästä vuorovaikutuksesta syntyy ilmiöitä, joita on vaikea saada aikaan luonnonaineilla. Esimerkiksi muovisessa 3D-printatussa metamateriaalissa tärkeää ei ole vain muovin koostumus vaan sen rakenteen järjestyneisyys. Metamateriaali koostuu ontoista hilarakenteista. Haluttu vaikutus saadaan aikaan säätämällä hilaelementtien kokoa ja muotoa sekä vierekkäisten hila-alkioiden keskinäistä vuorovaikutusta. Muuttamalla painetta ja äänen nopeutta ääni saadaan kulkemaan tiettyyn suuntaan.

”Tämä on ensimmäinen akustisen metamateriaalin tutkimus Aallossa ja uskon, että tämä artikkeli avaa uusia mahdollisuuksia laajentaa tutkimusta. Aallossa on tehty pitkään sähkömagneettisten metamateriaalian tutkimusta ja nyt tuota osaamista voidaan soveltaa uudella alueella”, kertoo Aallossa kaksi vuotta tutkijatohtorina työskennellyt Ana Díaz Rubio. Hän on tutkinut akustisia metamateriaaleja väitöskirjatyössään Espanjassa.

”Ohjaajani professori Tretyakov rohkaisi minua oppimaan aiheesta lisää ja kehittämään itseäni tutkijana. Minua on neuvottu hakeutumaan yhteistyöhön alan huippujen kanssa, joten professori Steve Cummer oli luonteva valinta, kun hain yhteistyökumppania. Duken yliopistossa otettiin yhteydenottoni hyvin positiivisesti vastaan ja yhteistyö jatkuu tästä edelleenkin.”

”Tuntui hienolta saada tutkimus julkaistua Nature Communications -lehdessä. Olemme saavuttaneet yhden tärkeän merkkipaalun ja tästä on hyvä jatkaa tutkimusta”, Ana lisää.

Artikkeli julkaistiin lehden verkkoversiossa 9.4.2018. Tutkimusta on rahoittanut Suomen Akatemia.

“Systematic design and experimental demonstration of bianisotropic metasurfaces for scattering-free manipulation of acoustic wavefronts.” Junfei Li, Chen Shen, Ana Diaz-Rubio, Sergei A. Tretyakov and Steven A. Cummer. Nature Communications, 2018. DOI: 10.1038/s41467-018-03778-9

 

Lisää tästä aiheesta

Kuva: Tuomas Uusheimo.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aalto-yliopisto isännöi EURO2022-konferenssin noin 2500 operaatiotutkijalle

Kesän 2022 konferenssin järjestää Suomen operaatiotutkimusseura yhteistyössä Aalto-yliopiston operaatiotutkimuskeskuksen (ACOR) sekä Aalto-yliopiston matematiikan ja systeemianalyysin ja tieto- ja palvelujohtamisen laitosten kanssa.
Falling Walls
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Voita matka Berliinin Falling Walls –pitchauskilpailuun

Suomen kilpailu järjestetään Design Factorylla Otaniemessä 19. syyskuuta. Ilmoittaudu mukaan 5. syyskuuta mennessä.
Nanocellulose bicycle Photo: Eeva Suorlahti
Yhteistyö, Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tulevaisuuden kestäviä elämäntapoja esillä Otaniemessä

Yksi Helsinki Design Weekin päätapahtumista, Designs for a Cooler Planet, esittelee Aalto-yliopiston monialaisia tulevaisuuden ratkaisuja, kuten nanoselluloosapolkupyörän, mikrobikuulokkeet ja Ioncell-vaatteita.
Matias Palva. Kuva: Mikko Raskinen.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aivosignaalianalytiikan professori Matias Palva tutkii ihmismielen mekanismeja ja aivosairauksia

Täsmähoitojen kehittämiseksi on tärkeää ymmärtää aivomekanismeja sairauksien takana.
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu