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新技术使声音沿一个方向流动

时间：2022-02-19 16:25:05 来源：

在图像中，柔性膜（灰色正方形）用作声谐振器，位于两个反射镜之间。当激光束在反射镜之间时，激光束会反复穿过薄膜。激光施加的力用于控制膜的振动。图片来源：哈里斯实验室

想象一下，能够听到别人在隔壁房间里的窃窃私语，而在自己房间里的喧闹派对却是窃窃私语的人听不见的。耶鲁大学的研究人员找到了一种方法，可以使声音朝一个方向流动，这是一种从手机到重力波探测器等各种设备中都可以找到的基本技术。

而且，研究人员也使用相同的想法来控制一个方向的热流。该发现为增强使用声谐振器的电子设备提供了新的可能性。

这项研究结果来自耶鲁大学的杰克·哈里斯（Jack Harris）实验室，于4月4日在线版《自然》杂志上发表。

耶鲁大学物理学教授，该研究的主要研究人员哈里斯说：“这是一个我们为声波建立单向路径的实验。”“具体地说，我们有两个声谐振器。存储在第一个谐振器中的声音可能会泄漏到第二个谐振器中，反之则不会。”

哈里斯说，他的团队能够通过“调谐旋钮”（实际上是激光设置）来达到结果，该设置可以根据声波的方向来减弱或增强声波。

然后，研究人员将他们的实验提高到了另一个水平。由于热量主要由振动组成，因此他们将相同的思想应用于热量从一个物体到另一个物体的流动。

哈里斯说：“通过单向声音技巧，我们可以使热量从A点流向B点，或者从B点流向A，无论哪个温度更高或更低。”“这就像将冰块放入一杯热水中，使冰块变得越来越冷，而周围的水越来越热。然后，通过更改激光器的单个设置，使热量以通常的方式流动，冰块逐渐变热并融化，而液态水略微冷却。尽管在我们的实验中，不是两个冰块和水进行热交换，而是两个声共振器。”

尽管在乐器甚至汽车排气管中都可以找到一些最基本的声谐振器示例，但在各种电子设备中也可以找到它们。由于它们与各种材料，频率和制造工艺兼容，因此它们被用作传感器，滤波器和换能器。

该研究的第一作者是耶鲁大学前博士后研究员徐海坦。该研究的共同作者是耶鲁大学的研究生Luyao Jiang和A.A.。芝加哥大学的文员。

这项工作得到了空军科研办公室，海军研究办公室和西蒙斯基金会的支持。

出版物：H.Xu等人，“光机械系统中声子模的不可逆控制和冷却”，《自然》第568卷，第65-69页（2019年）

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