El mundo de los cristales ofrece muchas propiedades interesantes: los cristales pueden provocar chispas eléctricas en encendedores desechables, por ejemplo, pueden producir luz polarizada y pueden dispersar rayos X agrupados en miles de reflejos individuales que se refractan en todas las direcciones espaciales.
Algunas de estas propiedades se conservan incluso si las estructuras de los cristales atómicos se agrandan aproximadamente 100,000,000 veces y los cristales se replican a gran escala. Los físicos han estado aprovechando esto durante varios años: si los cristales originales dispersan X-rayos con longitudes de onda muy cortas, las copias ampliadas pueden dispersar oscilaciones con longitudes de onda largas en todas las direcciones. Por lo tanto, se ha encontrado una forma muy elegante de amortiguación de vibraciones. Las estructuras de cristal agrandadas con tales propiedades acústicas se denominan cristales fonónicos.
estructuras de cristal que giran internamente
Andrea Bergamini y su equipo del Departamento de Reducción de Ruido / Acústica de Empa ahora han logrado integrar propiedades adicionales en los cristales que no están presentes en los originales. Los investigadores construyeron pequeñas placas giratorias en las estructuras de cristal, que pueden convertir las oscilacionesa lo largo del eje longitudinal en movimientos torsionales. Por primera vez, una oscilación indeseable no solo puede dispersarse en diferentes direcciones espaciales, sino que también puede convertirse en energía térmica.
arreglo AAAA o ABAB
En el siguiente paso, Bergamini y sus colegas de investigación juntaron varios de los discos giratorios en el cristal. Esto se puede hacer de dos maneras diferentes: o bien todos los discos giran en la misma dirección disposición isotáctica o están conectados alternativamente aentre sí con sus direcciones de rotación disposición sindiotáctica. El efecto difiere dramáticamente: la disposición sindiotáctica ABAB de la dirección de rotación crea un llamado intervalo de banda de frecuencia. El mecanismo de rotación "traga" una amplia gama de oscilaciones.no pasa a través del cristal. Por otro lado, la disposición isotáctica AAAA de los movimientos giratorios genera nuevas ondas con frecuencias similares, que se transmiten a través del cristal. Por lo tanto, un componente mecánico con cierta geometría determina si el cristal es aislante o conductor.el equipo ahora ha publicado los resultados de la investigación en el número actual de la revista Comunicaciones de la naturaleza .
La "Ventana de criptografía"
¿Pero cómo se pueden usar estos espacios de banda de frecuencia de oscilación? Mientras tanto, se ha desarrollado un primer modelo en el laboratorio que muestra una posible función de los cristales fonónicos: Bergamini construyó una ventana a partir de dos placas de plexiglás en las que los discos rotativos en disposición sindiotáctica sonintegrado. El tamaño de los discos se ajusta a la frecuencia del habla humana. La idea: cuando ciertas frecuencias se filtran del habla, el contenido hablado se vuelve incomprensible para el oyente. El cerebro humano ya no puede reunir la información acústica en un significadoLas primeras pruebas en el laboratorio de acústica muestran: el enfoque es muy prometedor. Puedes ver claramente a las personas que hablan y también escuchar quién está hablando de manera apagada. Pero ni una sola palabra se puede entender claramente del texto hablado.
¿Elementos de insonorización cien veces más ligeros?
Bergamini y sus colegas esperan que los cristales fonónicos transparentes puedan ser interesantes para arquitectos y diseñadores de interiores. Este truco físico permite producir materiales de construcción rígidos con una forma estable que aíslan muy bien el sonido y pueden ser hasta 100 veces más ligeros queotros materiales aislantes fonónicos que tienen el mismo efecto. En la ingeniería mecánica, la construcción de aeronaves y la construcción liviana de automoción, también, el filtrado de frecuencias interferentes con materiales aislantes livianos para el firmante pronto podría desempeñar un papel importante.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios federales suizos de ciencia y tecnología de materiales EMPA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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