Een nieuw metamateriaal zit straks misschien wel in jouw audioapparatuur. Het metamateriaal kan geluidsgolven op elke mogelijke manier vervormen. Ook kan het helpen bij de behandeling van tumoren diep in het lichaam.
Metamaterialen zijn kunstmatige materialen met bijzondere eigenschappen die niet in natuurlijke materialen voorkomen. Dat ze buitengewone eindproducten kunnen vormen was al duidelijk. Zo hebben onderzoekers eerder een Harry Potter-achtige onzichtbaarheidsmantel gemaakt door licht te manipuleren met een metamateriaal.
Wat met licht kan, kan ook met geluid. Een onderzoeksgroep van de University of Sussex en de University of Bristol heeft een metamateriaal gemaakt dat geluidsgolven precies zo kan buigen en vervormen als ze zouden willen. De groep publiceerde dit in Nature Communications.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
Zigzaggende geluidsgolven
De onderzoekers maakten een laagje van het metamateriaal van kleine bouwstenen die elk apart een soort kronkelweg vormen. Je kunt het zien als een doolhof waar de geluidsgolven zigzaggend doorheen moeten, in plaats van dat ze in een rechte lijn van de ene naar de andere plek kunnen gaan. Op deze manier remmen de inkomende geluidsgolven en kunnen ze vervormen tot een bepaalde frequentie, bijvoorbeeld tot ultrasoon geluid. Ultrasoon geluid heeft een frequentie die niet te horen is door de mens, maar wel gebruikt kan worden voor behandelingstherapieën van kanker.
Het nieuwe metamateriaal kan precies op maat van het lichaam van de patiënt worden gemaakt. Zo kan ultrasoon geluid van buitenaf een specifieke plek in het lichaam verhitten en een eventuele tumor aanpakken. Het ultrasoon geluid komt met dit metamateriaal vooral op de plek waar de behandeling het hardst nodig is.
Goedkoper geluid
Het metamateriaal kan verder in andere toepassingen komen te zitten. Grotere lagen metamateriaal zijn nodig om het geluid van audioapparatuur in de gewenste vorm te krijgen. Met het metamateriaal kunnen de geluidsgolven van richting veranderen, verspreiden en vertragen. De combinatie van deze drie dingen zorgt ervoor dat je geluid precies kunt afstemmen zoals je wilt.
De vorming van het metamateriaal blijkt simpel en goedkoop te zijn. Het kan dan ook een aanvulling zijn op bestaande technologieën voor luidsprekers. ‘Ons onderzoek opent deuren voor nieuwe audioapparatuur en maakt het mogelijk om geluid ruimtelijk en volledig digitaal aan te sturen zonder vertragingen en met weinig middelen’, zegt hoogleraar informatica Sriram Subramanian, hoofd van het Interact Lab van de University of Sussex.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: