I årevis har forskerne brilleret med det ene usynlighedstrick efter det andet, hvor de ved hjælp af metamaterialer har haft succes med at bøje lysstråler af, så mikroskopiske genstande kan gemmes for det blotte øje. I medierne bliver trickene sammenlignet med usynlighedskapper a la Harry Potter.

Nu er tiden så kommet for en sejr på det akustiske område. Et tysk forskerteam på Karlsruhe Institute of Technology har nemlig produceret en stabil krystallisk metavæske, som gør det muligt at afbøje lydbølgerog dermed skabe, hvad vi kan kalde - en uhørlighedskappe.

'Væsken' må dog sættes i anførelsestegn, da der ikke er tale om væske i vandlig forstand, men mere om et materiale, som har de samme mekaniske egenskaber som vand, altså at det kan bevæge sig i alle retninger med en forskydningsmodstand på nul og er svært at komprimere i en lukket beholder. Forskerne kalder materialet for 'pentamode'.

Pentamodes har som begreb eksisteret siden 1995, da de første teorier om emnet kom på bane. Men det er altså først nu, forskerne har haft held med at udføre forsøg i praksis.

At kunne skabe materialet tæt på væskeform betyder, at forskerne på en måde kan behandle lydbølgerne på samme måde som vand, der svømmer rundt om en sten og flyder sammen på den anden side.

Princippet skulle desuden foregå på nogenlunde samme måde som arbejdet med 'usynlighedskapper' - nemlig ved at konstruere en slags grid af metamaterialer, dvs. materialer, som er menneskeskabte og i virkeligheden konflikter med naturlovene, som skabes i nanoskala, så de matcher lyden eller lysets bølgelængde og kan bøje bølgerne af.

Ifølge administrativ leder dr. Christian Röthig fra instituttets Center for Functional Nanostructures er selve materialet en ganske almindelig fotopolymer, så det er der ikke så meget trylleri i. Det afgørende er den struktur af materialet, som forskerne bygger op på pladen af plexiglas ved hjælp af 3D-laserlitografi.

Mens forskere på Karlsruhe i 2011 offentliggjorde en usynlighedskappe, hvor strukturen bestod af, hvad man kan kalde stablede brændestykker, så betegner dette forskerhold deres struktur som 'et stillads af søm, som kun må røre hinanden på spidsen'.

Og dette mønster får altid lydbølgerne til at bøje af på en måde, der gør, at de kan bevæge sig uden om en minimal genstand uden at ændre retning eller karakter - uden at blive reflekteret eller absorberet.

Og hvad skal det så gøre godt for?

Ifølge dr. Christian Röthig går eksperimentet mest ud på at bevise, at man kan. Centret har op mod ti års erfaringer i at skabe metoder til at fremstille de 3D-nanoskrukturer, som nu har gjort det muligt at manipulere med lyset. Og det er de erfaringer, der nu er blevet brugt på tilsvarende at bøje lyden.

»I virkeligheden kan man jo bruge teknologien på alt, der har med bølger at gøre. Men for os er det selvfølgelig mest interessant at gøre det på nanoniveau. Store radiobølger ville være ret kedelige for os - da ville et barn nærmest kunne bygge strukturen ved at klippe den ud med en saks,« siger Christian Röthig til ing.dk.

Indtil videre er der også kun tale om en prototype på dette nye materiale, og det akustiske område er temmelig nyt område for forskergruppen, som primært har koncentreret sig om fotonik. Og det giver en række nye udfordringer:

»Når handler om optik, skal vi tænke på magnetisme, men når det handler om akustik, skal vi tænke på materialets elasticitet. Kan man ændre på denne, kan man ændre og forme den akustiske vejlængde,« siger Christian Röthig.

Alligevel er der erfaring, der kan genbruges, og på længere sigt måske endda anvendelsesmuligheder.

»Vi prøver at udføre de samme tricks, som man kan med optiske materialer. Og vi tror på, at vi kan nå et punkt, hvor vi kan påvirke egenskaberne i akustiske materialer så meget, at vi f.eks. kan lede lydbølgerne,« siger han.

Christian Röthig nævner retningsorienterede højttalere som et muligt anvendelsesområde langt ude i fremtiden.

»Nogle steder har man reklameplakater eller -standere med lyd, der blæser ud i alle retninger. Hvis man kan lede lydbølgerne, vil man kunne få lyden til at kun at rette sig lige frem eller lige ned,« siger han og fortsætter:

»Det ville også være muligt at producere mindre højttalere, hvis vi kan gå ind og simulere og manipulere med bølgelængderne på lyden,« siger Christian Röthig.

Dokumentation

Artikel fra Karlsruhe Institute of Technolgy