Mecânica

Som e calor são postos para fluir em um único sentido

Dispositivo faz som e calor fluírem em apenas um sentido
Uma membrana flexível (quadrado cinza) serve como um ressonador acústico, colocado entre dois espelhos. Quando a luz do laser fica presa entre os espelhos, ela passa repetidamente pela membrana. A força exercida pela luz do laser é usada para controlar as vibrações da membrana.[Imagem: Harris Lab/Yale University]

Diodo acústico reversível

Há poucos dias, você ficou sabendo da criação de um escudo acústico em formato de tubo que promete coisas como acabar com o zumbido dos drones.

Uma equipe da Universidade de Yale, nos EUA, acaba de apresentar algo com efeito similar - mas não em formato de tubo e com maior versatilidade.

Trata-se de uma estrutura de acoplamento entre ressonadores que é essencialmente um diodo acústico reversível, uma estrutura que permite que o som só passe numa direção - na direção que você quiser.

"Este é um experimento no qual fazemos uma rota unidirecional para ondas sonoras. Especificamente, temos dois ressonadores acústicos. O som armazenado no primeiro ressonador pode vazar para o segundo, mas não vice-versa," disse o professor Jack Harris.

Diodo térmico reversível

Como o calor também consiste basicamente de vibrações, a equipe repetiu os experimentos não com som, mas com calor, e a coisa funcionou.

"Usando nosso truque de som unidirecional, podemos fazer o calor fluir do ponto A para o ponto B, ou do B para o A, independentemente de qual deles é mais frio ou mais quente. Isso seria como deixar cair um cubo de gelo em um copo de água quente e deixar os cubos de gelo ficarem mais e mais frios, enquanto a água ao redor deles fica mais e mais quente. Então, alterando uma única configuração no nosso laser, fazemos o calor fluir da maneira usual, e os cubos de gelo gradualmente aquecem e derretem, enquanto a água líquida esfria um pouco. Embora em nossos experimentos não sejam cubos de gelo e água que estão trocando calor, mas sim dois ressonadores acústicos," detalhou Harris.

Volante para calor e som

Embora alguns dos exemplos mais básicos de ressonadores acústicos sejam encontrados em instrumentos musicais ou mesmo nos silenciadores dos automóveis, eles também são encontrados em uma variedade de aparelhos eletrônicos, sendo usados como sensores, filtros e transdutores devido à sua compatibilidade com uma ampla variedade de materiais, frequências e processos de fabricação.

Com isso, o novo dispositivo pode ser interessante não apenas para isolar ambientes acusticamente, como também para guiar o calor no interior dos aparelhos eletrônicos, tudo com o girar de um botão - na verdade, com o ajuste de um laser.

A equipe pretende agora passar da sua configuração de laboratório para aparatos mais adequados a aplicações práticas.

Bibliografia:

Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system
H. Xu, Luyao Jiang, A. A. Clerk, J. G. E. Harris
Nature
Vol.: 568, pages 65-69
DOI: 10.1038/s41586-019-1061-2




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