Des pesquisadores conseguem direcionar o som em uma única direção

Uma descoberta inesperada no controle das ondas sonoras foi realizada. No ETH Zurich, pesquisadores encontraram uma maneira de direcionar as ondas sonoras em uma única direção.


Normalmente, a luz e as ondas sonoras se propagam de forma multidirecional. Esta característica é útil para a comunicação, mas em algumas aplicações técnicas, seria preferível que as ondas só se movessem numa direção a fim de evitar reflexões indesejadas.

Há dez anos, cientistas já haviam conseguido parar a propagação reversa das ondas sonoras, mas isso também atenuava sua progressão para a frente. Hoje, a equipe liderada por Nicolas Noiray no ETH Zurich, em colaboração com Romain Fleury do EPFL, desenvolveu um método inovador para impedir a propagação para trás das ondas sonoras, mantendo ao mesmo tempo sua propagação para a frente.

Essa descoberta baseia-se no conceito das auto-oscilações, um fenômeno em que um sistema dinâmico repete seu comportamento periodicamente. Nicolas Noiray, que passou grande parte de sua carreira estudando esses fenômenos, descobriu que essas oscilações podem ser usadas de forma controlada para permitir que as ondas sonoras se movam em uma única direção sem perda de energia.

O dispositivo-chave, um circulador, funciona graças a uma cavidade em forma de disco atravessada por ar em turbilhão. Quando o ar é soprando em uma certa velocidade, um som de assobio é criado na cavidade. Este assobio, no entanto, é gerado por uma onda rotativa em vez de uma onda estacionária.

Após anos de modelagem teórica e desenvolvimento, os pesquisadores conseguiram demonstrar experimentalmente que sua abordagem funciona.

Quando os pesquisadores enviaram uma onda sonora de 800 Hertz no primeiro guia de ondas do dispositivo (que possui três), esta onda conseguiu se mover através do circulador e sair pelo segundo guia de ondas. No entanto, essa mesma onda não conseguiu continuar até o terceiro guia de ondas.

Esta descoberta pode ter aplicações futuras muito além das simples ondas sonoras. De fato, este método pode ser transposto para ondas eletromagnéticas, permitindo assim melhorar o controle das micro-ondas em sistemas de radar e desenvolver novos circuitos topológicos para comunicações.