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.