Forscher entdecken einen Weg zur Speicherung und Freisetzung mechanischer Wellen ohne Energieverlust

Schall- und Lichtwellen spielen eine wesentliche Rolle in einigen unserer am häufigsten verwendeten Technologien.

Wellenfreisetzung
Wellenfreisetzung ohne Energieverlust

Die Speicherung und Freisetzung mechanischer Wellen ohne Energieverlust klingt ein bisschen weit hergeholt; fast so, als ob dies das Grundprinzip für einige MCU/Tony Stark-Tech ist. Die Forscher Andrea Alu, Gründungsdirektorin der Photonik-Initiative am Advanced Science Research Center am Graduate Center, CUNY, und von Massimo Ruzzene, Professor für Luftfahrttechnik an der Georgia Tech, können Ihnen jedoch versichern, dass dies eine reale Sache ist.

In ihrer kürzlich veröffentlichten Arbeit, die in Science Advances zu finden ist, schlüsselt das Duo ihre neue und potenziell revolutionäre Methodik auf. Kurz gesagt, ihre Entdeckung wird es ermöglichen, Schallwellen so lange wie gewünscht intakt zu speichern und bei Bedarf freizusetzen. Die neue Entdeckung hat eine Vielzahl von Anwendungen, die am Ende eine Menge Ihrer Lieblingstechnologie zum Besseren verändern könnten.

Wellen auffangen

Nun, falls Sie es noch nicht wissen: Licht- und Schallwellen spielen bei einigen der heute üblichen Technologien eine Rolle. Es kommt jedoch nicht in Frage, Wellen richtig aufzufangen, um sie auf unbestimmte Zeit zu speichern. Jetzt jedoch, da es sich als möglich erwiesen hat, könnte die Entdeckung weitergehen und die Türen zur Energiegewinnung, Informationsspeicherung und Quanteninformatik öffnen, um nur einige zu nennen.

„Unser Experiment beweist, dass unkonventionelle Anregungsformen neue Möglichkeiten eröffnen, Kontrolle über die Wellenausbreitung und -streuung zu erlangen. Durch sorgfältige Anpassung der Zeitabhängigkeit der Anregung ist es möglich, die Welle so auszutricksen, dass sie effizient in einem Hohlraum gespeichert wird, und sie dann bei Bedarf in die gewünschte Richtung freizusetzen“, sagte Alù.

Wie haben sie das gemacht?

Um die Entdeckung vollständig zu erfassen, müssen wir Ihnen eine kleine Auffrischung geben. Wenn eine Licht- oder Schallwelle mit einem Objekt kollidiert, wird sie entweder teilweise absorbiert oder reflektiert und gestreut. Wenn die Wellen absorbiert werden, werden sie sofort in eine andere Energieform, d.h. Wärme, umgewandelt.  Denken Sie darüber nach, was passiert, wenn Sie zu Hause zu lange mit Licht auf etwas leuchten. Es wird sehr warm.

Kurz gesagt, die Forscher entwickelten einen Prozess, bei dem die Wellen bei Kontakt eines Objekts Wellen bleiben, anstatt in andere Energieformen umgewandelt zu werden. Mit dieser Idee würden die Forscher zwei mechanische Wellen ausbreiten, die sich in entgegengesetzten Richtungen entlang eines Wellenleiterstabes aus Kohlenstoffstahl ausbreiten, der einen Hohlraum enthält.

Den Forschern gelang es, die Erregung oder Verstimmung einer der Wellen zu stoppen. Mehr noch, sie konnten diese Wellen einfangen und in eine von ihnen gewählte Richtung wieder freisetzen. Kurz gesagt, ihre Erkenntnisse werden auf „Radiowellen und Licht anwendbar sein und spannende Perspektiven für eine effiziente Energiegewinnung, drahtlose Energieübertragung, Niedrigenergie-Photonik und allgemein eine verbesserte Kontrolle über die Wellenausbreitung bieten“.