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Les métasurfaces font danser le « twist » aux ultrasons

Les métasurfaces font danser le « twist » aux ultrasons

Les métasurfaces acoustiques sont des matériaux très fins capables de moduler les fronts d’ondes sonores. Des chercheurs du CNRS, de Bordeaux INP et de l’Université de Bordeaux1 viennent d’en développer une nouvelle génération qui peut dévier, focaliser ou encore « twister » les ondes ultrasonores. Le matériau utilisé est un élastomère poreux à base de silicone qui est plus souple et plus facile à mettre en forme que les métasurfaces existantes. Comme la vitesse du son décroit fortement avec la porosité dans ces matériaux, il est possible de créer des gradients de vitesse de propagation des ondes en modifiant localement la porosité. De plus, ces métasurfaces poreuses fonctionnent dans l’eau et sur une large bande de fréquences. Ces lentilles acoustiques plates, simples d’utilisation et peu coûteuses, ouvrent des perspectives pour l’imagerie médicale. Elles peuvent également générer des "vortex acoustiques" qui agissent comme de véritables "pinces" permettant la manipulation à distance de petits objets comme des cellules biologiques. Ces résultats sont publiés le 11 janvier 2019 dans la revue Nature Communications.

Les métasurfaces utilisées par les chercheurs qui agissent comme des lentilles acoustiques plates pour des appareils émetteurs d’ondes ultrasonores (comme celui à gauche sur la photo). Au centre, la métasurface est divisée en cercles concentriques dont la porosité augmente de l’extérieur vers l’intérieur, permettant de générer un front d’onde sphérique. A droite, la métasurface est divisée en plusieurs quartiers de même taille dont les porosités augmentent dans le sens des aiguilles d’une montre. Le front d’onde obtenu est alors hélicoïdal.

Bibliographie

Flat acoustics with soft gradient-index metasurfaces. Yabin Jin, Raj Kumar, Olivier Poncelet, Olivier Mondain-Monval & Thomas Brunet. Nature Communications, January 11, 2019.

10.1038/s41467-018-07990-5

Contacts chercheurs :

Thomas Brunet :

Tel : +33 5 40 00 62 23 / +33 6 85 15 61 33

Mel : Thomas Brunet

Olivier Mondain-Monval :

Tel : +33 5 56 84 56 69

Mel : Olivier Mondain-Monval