Il team di ricerca, guidato dal professor Geoff Nash dell'Università di Exeter, ha creato una nuova struttura in grado di manipolare le onde sonore a frequenza estrema, note anche come onde acustiche superficiali o "nanoterremoti", poiché attraversano la superficie di un materiale solido in modo simile ai terremoti sulla terraferma.
Sebbene le onde acustiche superficiali (SAW) costituiscano un componente chiave di una serie di tecnologie, si sono dimostrate estremamente difficili da controllare con un certo grado di precisione. Ora, il team del dipartimento di Scienze Naturali dell'Università di Exeter ha sviluppato un nuovo tipo di struttura, nota come "cristallo fononico", che una volta modellata in un dispositivo, può essere utilizzata per guidare e guidare i nanoterremoti.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Nature Communications, il 2 agosto 2017.
Il professor Nash, autore principale della ricerca, ha dichiarato: "I dispositivi a onde acustiche di superficie si trovano già in una miriade di tecnologie, tra cui i sistemi radar e il rilevamento chimico, ma sono sempre più sviluppati per applicazioni come il lab-on-a-chip.
"Gli approcci lab-on-a-chip riducono i laboratori convenzionali di chimica e biologia a pochi millimetri e le SAW in questi sistemi possono essere utilizzate per trasportare e mescolare sostanze chimiche o per svolgere funzioni biologiche come lo smistamento cellulare.
"Eppure, fino ad ora, è stato estremamente difficile realizzare una struttura come la nostra che può essere utilizzata per dirigere facilmente le onde acustiche superficiali. Il nostro nuovo design a cristallo fononico è in grado di controllare i nanoterremoti con solo una manciata di elementi cristallini, rendendolo molto più facile da produrre rispetto a quelli precedentemente dimostrati.
"Siamo fiduciosi che questi risultati apriranno la strada alla prossima generazione di nuovi concetti di dispositivi SAW, come i biosensori lab-on-a-chip, che si basano sul controllo e la manipolazione dei nanoterremoti SAW. Ancora più notevole, è stato anche proposto che queste strutture potrebbero essere ampliate per fornire protezione dai terremoti".
L'innovativo studio è iniziato come un progetto universitario con gli studenti Benjamin Ash e Sophie Worsfold, che sono due dei quattro autori del documento di ricerca. Ben sta ora studiando per un dottorato di ricerca a Exeter con il professor Peter Vukusic, l'autore finale dell'articolo, e il professor Nash all'interno dell'Exeter EPSRC Centre for Doctoral Training in Metamaterials.
Sophie ha dichiarato: "Lavorare con Geoff e il suo gruppo per il mio progetto universitario è stata una delle parti che preferisco della mia laurea. Anche se ora mi sto formando per diventare attuario, utilizzo molte delle competenze che ho appreso giorno per giorno nel mio ruolo e l'indipendenza e la fiducia che ho acquisito si sono rivelate preziose per perseguire la mia carriera. Sono incredibilmente entusiasta di aver fatto parte di questa ricerca rivoluzionaria".
Il professor Nash, direttore delle scienze naturali di Exeter, ha aggiunto: "Essendomi trasferito a Exeter dall'industria relativamente di recente, è stato assolutamente fantastico poter coinvolgere i nostri brillanti studenti universitari nella mia ricerca. Portano energia, entusiasmo e una prospettiva diversa, e danno un contributo reale ed estremamente prezioso alla ricerca del mio gruppo.
Natural Sciences at Exeter è un innovativo programma di punta progettato per esplorare i concetti scientifici necessari per spiegare il mondo naturale, dalla nanoscala ai sistemi complessi del clima terrestre e del nostro sistema solare.