Metamaterial สามารถปรับปรุงการติดตามสิ่งมีชีวิตในทะเล สล็อตเว็บตรง และการสื่อสารใต้น้ำได้ แต่การใช้งานนั้นยังห่างไกล อย่าคาดหวังที่จะเล่นเกมมาร์โคโปโลด้วยการตะโกนจากใต้พื้นสระ จะไม่มีใครได้ยินคุณ เพราะโดยปกติเสียงเพียง 0.1 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ส่งผ่านจากน้ำสู่อากาศ แต่อุปกรณ์ประเภทใหม่อาจช่วยได้ในวันหนึ่ง
นักวิจัยได้ออกแบบ metamaterial ใหม่ ซึ่งเป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่ทำงานในลักษณะที่วัสดุทั่วไปทำไม่ได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มการถ่ายทอดเสียงได้ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ metamaterial อาจมีการใช้งานมากกว่าการเล่นริมสระน้ำ นักฟิสิกส์ประยุกต์ Oliver Wright จากมหาวิทยาลัยฮอกไกโดในซัปโปโร ประเทศญี่ปุ่น และทีมงานจากมหาวิทยาลัยยอนเซในกรุงโซล ประเทศเกาหลีใต้ กล่าวว่าอาจใช้เวอร์ชันอนาคตเพื่อตรวจหาสิ่งมีชีวิตในทะเลที่มีเสียงดังหรือฟังเสียงจากการใช้โซนาร์ นักฟิสิกส์ประยุกต์ Oliver Wright จากมหาวิทยาลัยฮอกไกโดในซัปโปโร ประเทศญี่ปุ่น และทีมงานจากมหาวิทยาลัยยอนเซในกรุงโซล ได้รับการยอมรับใน จดหมายตรวจทาน ทางกายภาพ
ปัจจุบันการตรวจจับเสียงใต้น้ำเกิดขึ้นกับไฮโดรโฟนซึ่งต้องอยู่ใต้น้ำ แต่ถ้าคุณต้องการที่จะฟังจากพื้นผิว?
เข้าเครื่องใหม่. เป็นทรงกระบอกขนาดเล็กที่มีเมมเบรนยางถ่วงน้ำหนักอยู่บนโครงโลหะที่ลอยอยู่บนผิวน้ำ เมื่อคลื่นเสียงใต้น้ำกระทบอุปกรณ์ โครงและเมมเบรนของอุปกรณ์จะสั่นที่ความถี่ที่ปรับอย่างละเอียดเพื่อช่วยส่งเสียงไปในอากาศ
“พื้นผิวที่ ‘แข็ง’ เช่น โต๊ะหรือน้ำ สะท้อนเสียงได้เกือบ 100 เปอร์เซ็นต์” ไรท์กล่าว “เราต้องการพยายามบรรเทาปัญหานั้นด้วยการแนะนำโครงสร้างตัวกลาง”
ทั้งน้ำและอากาศต้านทานการไหลของเสียง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าอิมพีแดนซ์อะคูสติก เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำจึงมีความต้านทานเสียง 3,600 เท่าของอากาศ ยิ่งมีความไม่ตรงกันมากเท่าใด เสียงก็จะสะท้อนที่ขอบเขตมากขึ้นเท่านั้น
การเพิ่มชั้นของวัสดุหนึ่งในสี่ของความหนาของความยาวคลื่นของคลื่นที่เข้ามาสามารถลดปริมาณการสะท้อนกลับได้ นี่คือหลักการทำงานเบื้องหลังการเคลือบป้องกันแสงสะท้อนที่ใช้กับเลนส์ของกล้องและแว่นตา แม้ว่าแสงออปติคัลจะมีความยาวคลื่นหลายร้อยนาโนเมตร แต่จำเป็นต้องมีการเคลือบบางซึ่งมีความหนาเพียงไม่กี่อะตอม คลื่นเสียงที่ได้ยินอาจมีความยาวเมตร
แม้ว่าจะมีความหนาเพียงหนึ่งในร้อยของความยาวคลื่นของเสียง แทนที่จะเป็นหนึ่งในสี่แบบธรรมดา metamaterial ยังคงส่งสัญญาณเสียง
Oleg Godin นักฟิสิกส์จากโรงเรียน Naval Postgraduate School ในเมืองมอนเทอเรย์ รัฐแคลิฟอร์เนีย ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว “แต่ฉันรู้สึกไม่ค่อยประทับใจกับคำแนะนำและความหมายเกี่ยวกับการใช้งาน มันเป็นความคิดที่ปรารถนา”
ปัญหาสำคัญประการหนึ่งที่นักวิจัยจะต้องเอาชนะคือการที่อุปกรณ์ไม่สามารถส่งเสียงที่กระทบกับพื้นผิวในมุมหนึ่งได้
ในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ได้รับการทดสอบในหลอด — สภาพแวดล้อมแบบทิศทางเดียวได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่บนพื้นผิวที่กว้างใหญ่ของทะเลสาบหรือมหาสมุทร อุปกรณ์ดังกล่าวจะจำกัดให้ส่งเสียงจากพื้นที่เล็กๆ ที่อยู่ด้านล่างโดยตรงเท่านั้น นอกจากนี้ metamaterial ยังจำกัดการส่งสัญญาณในแถบความถี่แคบๆ เสียงรบกวนจากภายนอกนั้นสะท้อนออกจากผิวน้ำตามปกติ
ถึงกระนั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับขั้นตอนต่อไป และยังเสนอว่าแผ่นงานของอุปกรณ์เหล่านี้สามารถทำงานร่วมกันได้
ความถี่ของพลาสมอนส่งผลต่อพลังงานที่อนุภาคของลำแสงกล้องจุลทรรศน์สูญเสียไปในขณะที่ไหลผ่านวัสดุ 2 มิติ: ยิ่งความถี่สูง วัสดุก็จะยิ่งหนาแน่น และพลังงานที่ระบายออกจากลำแสงก็จะยิ่งมากขึ้น ด้วยการใช้เครื่องมืออื่นในการวัดพลังงานของอนุภาคของลำแสงหลังจากที่พวกมันผ่านวัสดุ 2 มิติ นักวิจัยสามารถระบุความหนาแน่นของวัสดุ และติดตามว่าความหนาแน่นนั้นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อพวกเขาทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้น
Robert Klie นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ชิคาโก และเพื่อนร่วมงานใช้เทคนิคนี้กับตัวอย่างกราฟีนซึ่งทำจากอะตอมของคาร์บอน และสารกึ่งตัวนำ 2-D สี่ตัวที่ทำจากโลหะทรานสิชันและอะตอมของคาลโคเจน (ธาตุชาลโคเจนพบได้ในกลุ่มที่ 16 ในตารางธาตุ ได้แก่ กำมะถันและซีลีเนียม) วัสดุเหล่านี้ถูกจัดเรียงเป็นแผ่นตั้งแต่อะตอมเดียวไปจนถึงอะตอมหนาสองสามอะตอม ทีมงานวัดความหนาแน่นของแต่ละตัวอย่างที่อุณหภูมิแปดระหว่าง 100 ถึง 450 องศาเซลเซียส ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณว่าวัสดุแต่ละชนิดขยายตัวหรือหดตัวเท่าใดต่อระดับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
การวัดเหล่านี้เปิดเผยว่าโครงสร้างที่บางที่สุดมีการเปลี่ยนแปลงขนาดที่สำคัญกว่าแผ่นที่หนากว่า: กราฟีนชั้นเดียวซึ่งหดตัวเมื่อถูกความร้อนจะหดตัวมากกว่าวัสดุที่ประกอบด้วยชั้นกราฟีนสองสามชั้น เซมิคอนดักเตอร์ 2 มิติขยายตัวที่อุณหภูมิสูงขึ้น แต่สารกึ่งตัวนำที่ทำจากแผ่นหนาหนึ่งอะตอมจะขยายตัวมากกว่าสารกึ่งตัวนำที่มีความหนาไม่กี่อะตอม อันที่จริง การตอบสนองต่อความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียวนั้น “เหมือนกับ [ที่] ของพลาสติกมากกว่าโลหะ” เมคเลนบูร์กกล่าว สล็อตเว็บตรง / ต้นไม้มงคล
