A Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) és a Fizikai Tanszék kutatóiból álló csapat
A zenei fűrész geometriája, ahogy megjegyeztüka kutatók létrehozzák azt, amit a zenészek édes pontnak hívnak, a fizikusok pedig lokalizált vibrációs módokat. Ez egy korlátozott terület a lapon, amely rezonál anélkül, hogy energiát veszítene a széleken.
A topológiai rendszerek matematikáját felhasználva,A kutatók azt találták, hogy az éneklő fűrész édes pontjában a lokalizált rezgésmódokat egy kiszámítható topológiai paraméter szabályozza, amely két ellentétes görbe meglétén alapul az anyagban. A kutatók azt is megállapították, hogy az S-görbe alakjának megváltoztatásával hangolhatják a módok lokalizációját, ami olyan alkalmazásoknál fontos, mint például annak érzékelése, hogy hol van szükség nagyon specifikus frekvenciákra hangolt rezonátorra.
Kísérletek segítségével elméleti és numerikuselemzésével kimutattuk, hogy az S-görbület egy vékony héjban képes a topológiailag védett módokat az "édes pontban" vagy az inflexiós vonalban lokalizálni, hasonlóan a topológiai szigetelők egzotikus élállapotaihoz. Ez a jelenség anyagtól független, azaz acélban, üvegben vagy akár grafénben is megjelenik.
Pieture Bride, a tanulmány társszerzője a Harvard School of Engineering and Applied Sciences-ben
A musical hangja a terjedés óta látottolcsó és megfizethető acél vált népszerűvé a népzenében a különböző országokban. A fém kézi fűrész meghajlításával és csellószerű megdöntésével létrejött hangszer a mű szerzői szerint a 20. század eleji vaudeville színpadokon érte el csúcsát, és a közösségi hálózatoknak köszönhetően élte meg újjáéledését.
„A zenés fűrész éneklési módja ezen alapulcsodálatos hatás” – mondja Bride. - Ha egy lapos rugalmas lapot, például egy fémlapot ütünk, az egész szerkezet vibrál. Az energia gyorsan elveszik, ami tompa hangot eredményez, amely gyorsan eloszlik. Ugyanezt az eredményt figyeljük meg, ha J alakra hajlítjuk. De ha a lapot S-alakúra hajlítod, nagyon kis területen rezegtetheted, és ez tiszta, tartós hangot ad."
A munka szerzői úgy vélik, hogy a felfedezés kínálmegbízható tervezési elv a kiváló minőségű rezonátorokhoz mérettől és anyagtól függetlenül, a makroszkopikus hangszerektől a nanoméretű eszközökig, egyszerűen a geometria és a topológia kombinálásával. A kutatók szerint ez a technológia helyettesítheti az összetett, gondosan strukturált, periodikus nanomembrán-tömbök használatát, amelyeket manapság a helyi üzemmódok meghajtására használnak.
Olvass tovább:
Évszázadok óta vadásznak rá: mit tudunk a Nap melletti Vulkán bolygóról
A fizikusok kísérletileg megerősítették a folyadékokra vonatkozó új alaptörvényt
A csillagászok megtalálták az űrből érkező titokzatos rádiókitörések forrását