Повідомлено про створення акустичного варіанти графена простим перфоруванням отворів у формі сот в листі пластику

Два іспанських фізика, Даніель Торрент і Хосе Санчес-Деэса з Політехнічного університету Валенсії, повідомили про створення «акустичного варіанти графену» простим перфоруванням отворів у формі сот в листі пластику. При цьому вченим вдалося виявити в поширенні звукових хвиль по поверхні пластику конуси Дірака — характерну рису електронної зонної структури графена. Це означає, що отриманий матеріал з відмінною (можливо, кращої з відомих) здатністю до поширення без втрат звукових хвиль певної частоти.

Конуси Дірака — це як раз ті структури, які дозволяють графену мати саму високу рухливість носіїв заряду (електронів) серед усіх існуючих на сьогодні матеріалів. Саме це робить його перспективним (навічно перспективним?) для використання в різних додатках, наприклад, в наноелектроніці.

Рис. 1. Експериментальна установка відрізняється мінімалістської простотою: оргскла з отворами, джерело звуку та пара мікрофонів. При цьому на ній вдалося отримати абсолютно несподівані результати. (Ілюстрація APS).

Торрент і Санчес-Деэса вирішили з’ясувати, чи може існувати звуковий аналог конусів Дірака. Для цього вони змоделювали поширення звукових хвиль по поверхні плексигласу, він же поліметилметакрилат (ПММА). Особливо їх цікавили дисперсійні співвідношення звукових хвиль, співвідношення їх енергії і імпульсу.

Моделювання виявило наявність як точки Дірака, так і конусів Дірака для плоских плексигласових поверхонь. Модель передбачає існування звукової хвилі, специфічної дираковской частоти і дираковской швидкості, яка буде поширюватися через такий матеріал з легкістю і без найменшого розсіювання.

Щоб повірити теорію, фізики взяли лист оргскла 300×100 мм і просвердлили в ньому 1 113 отворів діаметром 3 мм і глибиною 2,88 мм; відстань між отворами склала 3,33 мм (всі розміри відповідають розробленій іспанцями моделі). По суті, вийшла сітка, що нагадує популярні візуалізації будови графена. Потім лист перфорованого оргскла з’єднали з репродуктором і двома мікрофонами, щоб заміряти поширення звуку частою 22 кГц і частого повторення 5 кГц, що відповідає дираковской частоті плексигласу.

На 22 кГц мікрофони виявили «провал», що відповідає вершині конуса Дірака, у точній відповідності з передбаченнями теоретичної моделі.

Поки рано говорити про практичне застосування цього ефекту, але, безсумнівно, цей «структурований» плексиглас нагоді при створенні акустичних лінз без внутрішніх втрат звуку.

Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review Letters.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *