Des scientifiques du Centre de recherche scientifique avancée du CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) ont découvert un moyen de contrôler le son et les vibrations en utilisant un concept inspiré de la « twistronique », un phénomène développé à l'origine pour l'électronique.
Leurs recherches, publiées dans la revue PNASintroduit la « torsion élastique », une technique qui utilise de minuscules rotations entre des couches de surfaces techniques pour manipuler la façon dont les ondes mécaniques se déplacent.
Le contrôle du son et des vibrations est essentiel pour des technologies telles que l’imagerie par ultrasons, la microélectronique et les capteurs avancés. Traditionnellement, ces systèmes reposent sur des conceptions fixes, ce qui limite la flexibilité. La nouvelle approche permet aux ingénieurs de reconfigurer le comportement des vagues en tordant deux couches de surfaces techniques, permettant ainsi une adaptabilité sans précédent.
« Notre travail montre qu'en tordant simplement ces deux couches, nous pouvons obtenir un contrôle extrême sur les ondes mécaniques », a déclaré Andrea Alù, Einstein et professeur émérite de physique au CUNY Graduate Center et directeur fondateur de l'Initiative photonique au CUNY ASRC. « Cela ouvre la porte à de nouvelles technologies de détection, de communication et de traitement du signal. »
Pour réaliser leur percée, l’équipe a combiné théorie, simulations informatiques et expériences en utilisant des prototypes imprimés en 3D pour concevoir des surfaces spéciales appelées métasurfaces, modelées avec des piliers microscopiques.
Lorsque deux métasurfaces identiques sont empilées et pivotées selon des angles différents l'une par rapport à l'autre, leur structure combinée modifie la façon dont les vibrations se propagent, en passant d'une topologie à l'autre qui régissent la direction des ondes. À un angle de rotation critique, surnommé « angle magique », les ondes deviennent hautement focalisées et guidées, ouvrant la voie à un traitement du signal plus rapide et plus efficace.
L’introduction des twistelastics permettra un meilleur contrôle des signaux à large bande sur une large gamme de fréquences et permettra d’ajuster rapidement le comportement des ondes, améliorant ainsi la transmission des informations. La nouvelle technique facilitera également la conception de systèmes offrant une plus grande résistance aux problèmes dus aux imperfections de fabrication.
Les chercheurs prévoient que leur avancée aura des applications dans l’imagerie médicale, l’électronique grand public et la microfluidique. Les Twistelastics pourraient éventuellement être miniaturisés pour des appareils à l'échelle d'une puce, révolutionnant ainsi la façon dont nous manipulons le son et les vibrations dans la technologie quotidienne.
