La diode acoustique - Le Caltech perfectionne la transmission unidirectionnelle du son

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Le concept de diode acoustique, emprunté à l'électronique, permet une propagation unidirectionnelle des ondes acoustiques.
"We exploited a physical mechanism that causes a sharp transition between transmitting and nontransmitting states of the diode," dit Chiara Daraio, professeur au Caltech, Pasadena, Ca, qui signe cette étude. "Using experiments, simulations, and analytical predictions, we demonstrated the one-way transmission of sound in an audible frequency range for the first time".
Des systèmes unidirectionnels avaient déjà été présentés, mais avec une transition progressive entre les deux états. C'est la première fois que l'on montre une transition brusque nécessaire pour le contrôle de la propagation.
Le mécanisme développé est décrit dans la revue Nature Materials du 24 juillet :
Le principe repose sur un assemblage de sphères élastiques, pouvant s'appliquer sur divers modes, être accordées et modifiables sur une grande échelle de fréquences, et applicables au-delà de l'écoute des sons.
La différence brusque entre les deux modes de propagation est obtenue par l'introduction d'un défaut dans un réseau périodique.

Les auteurs ajoutent que ce type de technique peut s'appliquer à d'autres technologies telles que les ultrasons médicaux, le contrôle du bruit et même au contrôle thermique.
"Because the concepts governing wave propagation are universal to many systems, we envision that the use of this novel way to control energy might enable the design of many advanced thermal and acoustic materials and devices", dit Ch. Daraio.
 
ABSTRACT:
We present an experimental demonstration of this mechanism, applied in a mechanical energy rectifier operating at variable sonic frequencies. The rectifier is a granular crystal, composed of a statically compressed one-dimensional array of particles in contact, containing a light mass defect near a boundary. As a result of the defect, vibrations at selected frequencies cause bifurcations and a subsequent jump to quasiperiodic and chaotic states with broadband frequency content. We use this combination of frequency filtering and asymmetrically excited bifurcations to obtain rectification ratios greater than 104. We envisage this mechanism to enable the design of advanced photonic, thermal and acoustic materials and devices.
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