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Des métasurfaces peuvent transposer le son d’une octave

Posté le par Sophie Hoguin dans Matériaux, Biotech & chimie

Les matériaux standards renvoient les ondes sonores en en modifiant l’amplitude ou la phase mais en préservant toujours leurs fréquences (hauteur d’une note en musique). Des chercheurs du Mans et de Harvard ont trouvé des métasurfaces capables de modifier la fréquence en la transposant d’une octave.

Ces travaux, publiés dans la revue Journal of Applied Physics, se sont donc intéressés à des métasurfaces élastiques non linéaires. Les métasurfaces, à l’instar des métamatériaux, sont des surfaces synthétiques dont les propriétés n’existent pas dans la nature et qui laissent souvent envisager des perspectives étonnantes comme l’invisibilité optique pour les métamatériaux ou acoustiques pour ces métasurfaces.

Cela donne toujours un La !

Habituellement, quand une onde acoustique vient frapper une surface naturelle, elle est réfléchie et modifiée mais seulement dans son amplitude (écart maximal de pression d’une onde sonore par rapport à sa valeur médiane) ou sa phase (décalage de l’onde dans son cycle). Sa fréquence reste inchangée (correspondant en musique à la hauteur d’une note). Des chercheurs du laboratoire d’acoustique de l’université du Mans et de l’université d’Harvard ont cependant créé des métasurfaces capables de transposer la fréquence d’une onde à l’octave ( ce qui correspond à une conversion de l’onde vers sa deuxième harmonique, soit à multiplier sa fréquence par deux). Pour le moment, les chercheurs n’ont pas réussi à modifier la fréquence de manière aléatoire ou vers d’autres intervalles.

Prédiction et numérisation

Les métasurfaces utilisées sont des surfaces élastiques, hautement déformables où ont été installées des séries de carrés tournants posés sur des sortes de ressorts. Et, fait intéressant ils ont montré que la surface réfléchissante pouvait être extrêmement fine, y compris d’une épaisseur moindre que la longueur d’onde acoustique étudiée.

En outre, l’une des originalités de ces travaux c’est que comparativement à la production d’ondes acoustiques non linéaires après passages dans des solides de types grains de cristal naturels ou synthétiques dont les propriétés ont du mal à être modélisées et contrôlées et souvent disparaissent sur de grandes distances, ces résultats ont pu être calculés et reproduits numériquement et par l’expérience et peuvent ainsi être transposés à d’autres types d’ondes ou surfaces. Ces travaux permettent ainsi d’envisager des applications pour l’atténuation et l’absorption sélective des sons ou encore pour le camouflage des sous-marins puisqu’elles fausseraient complètement les détections effectuées par effet Doppler.

Sophie Hoguin

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