Cientistas criam 'arco-íris de som' mais completo da história em chip de silício

Arco-íris: experimento separou ondas sonoras por frequência pela primeira vez (Freepik)

Pela primeira vez, cientistas conseguiram criar e registrar imagens de um " arco-íris sonoro " completo, um fenômeno que separa ondas sonoras de forma semelhante ao que acontece com a luz ao formar um arco-íris. A descoberta representa um avanço na manipulação de vibrações e pode contribuir para o desenvolvimento de dispositivos acústicos mais precisos, sensores e tecnologias de processamento de informações.

Os resultados foram obtidos de forma independente por duas equipes de pesquisadores na China e destacados pela revista New Scientist .

Um arco-íris tradicional surge quando a luz branca é separada em diferentes comprimentos de onda, fazendo aparecer as cores do espectro visível.

Os pesquisadores demonstraram que um princípio semelhante também pode ser aplicado ao som . Em vez de separar cores, os dispositivos dividem ondas sonoras e vibrações de acordo com suas frequências , fazendo com que cada uma permaneça concentrada em uma posição específica do material.

Uma equipe liderada por Riyi Zheng, da Universidade de Tecnologia do Sul da China , produziu o arco-íris sonoro em um chip de silício . Paralelamente, pesquisadores liderados por Yafeng Chen, da Universidade de Tongji , desenvolveram um dispositivo semelhante utilizando alumínio.

Os dois grupos criaram estruturas microscópicas com padrões cuidadosamente projetados, compostos por pequenos pilares triangulares. Esses padrões alteram a forma como as vibrações atravessam o material, fazendo com que ondas de diferentes frequências sigam trajetórias distintas e permaneçam separadas, formando o equivalente acústico de um arco-íris.

Segundo os pesquisadores, trata-se do conjunto mais completo desse tipo de fenômeno já obtido em laboratório.

O experimento se baseia em partículas quânticas chamadas fônons , que representam as vibrações existentes nos materiais sólidos.

Normalmente, de acordo com os especialistas, essas vibrações se espalham de forma desordenada. Nos novos dispositivos, porém, a geometria microscópica faz com que os fônons mudem de direção e velocidade durante o percurso, separando-se conforme a frequência.

Inspiradas na forma como elétrons podem ser controlados por campos eletromagnéticos , as duas equipes conseguiram reproduzir esse efeito apenas por meio da estrutura física dos materiais.

No experimento conduzido por Chen, o fenômeno foi registrado utilizando ondas ultrassônicas — inaudíveis para os seres humanos — iluminadas por um laser, permitindo fotografar a separação das vibrações.

Embora a pesquisa ainda esteja em estágio experimental, especialistas afirmam que controlar vibrações com esse nível de precisão pode abrir novas possibilidades para diferentes áreas da tecnologia .

Os resultados também podem contribuir para estudos em física quântica e na investigação de fenômenos relacionados à relatividade em novos tipos de materiais.