«О теоретическом существовании такого метаматариала мы знали, но никто не создавал его раньше, — сказал доцент университета Северной Каролины и автор работы Юн Цзин.
Метаматериалы — это простые материалы, которым искусственно придаются свойства, отсутствующие в природе. В данном случае, структурный дизайн метаматериала сообщает ему «гиперболичность». Это значит, что он взаимодействует с акустическими волнами двумя разными способами. С одной стороны, метаматериал проявляет позитивную плотность и взаимодействует с акустическими волнами нормально, как воздух. Но сбоку метаматериал проявляет негативную плотность в случае взаимодействия со звуком. Это позволяет акустическим волнам заворачивать за угол, что противоречит известным законам физики.
Практический эффект использования такого метаматериала весьма разнообразен. Во-первых, метаматериал можно использовать для усиления акустического отображения. Традиционно оно не способно достичь разрешения менее чем половина длины волны звука. Например, акустическая волна в 100 килогерц, проходя через воздух, обладает длиной волны в 3,4 мм, поэтому не может достичь разрешения менее 1,7 мм.
Но новый метаматериал превзошел это значение. Ученые смогли более чем в 2 раза увеличить разрешение акустического изображения — с половины до 1/5 длины волны.
Также он способен управлять движением волны звука, что может быть полезно при проведении ультразвукового анализа.
И последнее — метаматериал способен выборочно блокировать звуковые волны, проходящие под определенными углами. Это может пригодиться для производства микрофонов, например.
«Нашим следующим шагом станет уменьшение структуры еще больше, и попытка заставить его работать на более высоких частотах», — заявил Цзин.