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Un nouveau matériau ouvre la voie vers des détecteurs de sons ultrasensibles

Crédits : PIRO4D / Pixabay

Vous avez peut-être déjà entendu parler des métamatériaux, ces composites artificiels qui nous amèneront peut-être un jour les capes d’invisibilité. Ils ont énormément d’autres applications très prometteuses, comme des lentilles à très haute résolution, ou encore des protections sismiques capables de contrer les ondes destructives. Voilà maintenant qu’ils pourraient ouvrir la voie à des détecteurs de sons ultrasensibles. 

Ces nouveaux matériaux se comportent comme aucun autre avec les ondes, exhibant des propriétés jamais observées dans la nature. Ils doivent leur étrangeté à leur structure : un motif répétitif, plus petit que la longueur d’onde des ondes qu’ils affectent.

Un groupe de physiciens de l’Université du Maryland a conçu un tel matériau capable d’amplifier les signaux sonores à plus de 10 fois leur puissance, les faisant passer au-dessus du seuil de détection des sons qui auraient été inaudibles sinon. La formule pour arriver à ce résultat est simple : des plaques d’inox, régulièrement espacées et alignées selon un même axe. La largeur des plaques augmente à mesure que l’on progresse sur l’axe. Les chercheurs ont déterminé les dimensions de cette installation grâce à des simulations informatiques puis ont trouvé la combinaison donnant la meilleure amplification pour un motif donné.

Du fait de ses propriétés uniques, le métamatériau amplifie uniquement les signaux sonores qui voyagent selon l’axe perpendiculaire aux plaques, augmentant leur fréquence et concentrant leur énergie le long du dispositif, jusqu’à un détecteur situé à son extrémité. Les performances obtenues sont prometteuses, il a ainsi été possible de détecter un signal trop faible pour être isolé, et une source peut être séparée du bruit ambiant très efficacement. Ces propriétés sont aussi applicables pour les signaux radio, et pourraient être appliquées pour concevoir de nouveaux types d’antennes.

Source : Nature Communications