A equipe de pesquisa, liderada pelo professor Geoff Nash, da Universidade de Exeter, criou uma nova estrutura que pode manipular as ondas sonoras de frequência extrema – também conhecidas como ondas acústicas de superfície ou "nanoterremotos", à medida que atravessam a superfície de um material sólido de maneira semelhante aos tremores de terra em terra.
Embora as ondas acústicas de superfície (SAWs) formem um componente-chave de uma série de tecnologias, elas se mostraram extremamente difíceis de controlar com qualquer grau de precisão. Agora, a equipe do departamento de Ciências Naturais da Universidade de Exeter desenvolveu um novo tipo de estrutura, conhecido como 'cristal fonônico', que, quando padronizado em um dispositivo, pode ser usado para orientar e guiar os nanoterremotos.
A pesquisa foi publicada na principal revista científica, Nature Communications, em 2 de agosto de 2017.
O professor Nash, principal autor da pesquisa, disse: "Os dispositivos de ondas acústicas de superfície já são encontrados em uma infinidade de tecnologias, incluindo sistemas de radar e sensoriamento químico, mas estão cada vez mais sendo desenvolvidos para aplicações como lab-on-a-chip.
"As abordagens Lab-on-a-chip reduzem os laboratórios convencionais de química e biologia ao tamanho de alguns milímetros, e os SAWs nesses sistemas podem ser usados para transportar e misturar produtos químicos ou para realizar funções biológicas, como a triagem de células.
"No entanto, até agora, tem sido extremamente difícil fazer uma estrutura como a nossa que possa ser usada para direcionar facilmente ondas acústicas de superfície. Nosso novo design de cristal fonônico é capaz de controlar os nanoterremotos com apenas um punhado de elementos de cristal, tornando-o muito mais fácil de produzir do que os demonstrados anteriormente.
"Estamos confiantes de que esses resultados abrirão o caminho para a próxima geração de novos conceitos de dispositivos SAW, como biossensores de laboratório em um chip, que dependem do controle e da manipulação de nanoterremotos SAW. Ainda mais notável, também foi proposto que essas estruturas poderiam ser ampliadas para fornecer proteção contra terremotos de terra."
O estudo inovador começou como um projeto de graduação com os estudantes Benjamin Ash e Sophie Worsfold, que são dois dos quatro autores do artigo de pesquisa. Ben agora está estudando para um PhD em Exeter com o professor Peter Vukusic, o autor final do artigo, e o professor Nash dentro do Exeter EPSRC Centre for Doctoral Training in Metamaterials.
Sophie disse: "Trabalhar com Geoff e seu grupo para o meu projeto de graduação foi uma das minhas partes favoritas da minha graduação. Embora agora eu esteja treinando para ser atuário, uso muitas das habilidades que aprendi no dia a dia em minha função, e a independência e a confiança que ganhei provaram ser inestimáveis na busca por minha carreira. Estou incrivelmente animado por ter feito parte desta pesquisa inovadora."
O professor Nash, que é diretor de Ciências Naturais em Exeter, acrescentou: "Tendo se mudado da indústria para Exeter há relativamente pouco tempo, foi absolutamente fantástico poder envolver nossos brilhantes alunos de graduação em minha pesquisa. Trazem energia, entusiasmo e uma perspectiva diferente, e dão um contributo real e extremamente valioso para a investigação do meu grupo.
Natural Sciences at Exeter é um programa inovador projetado para explorar os conceitos científicos necessários para explicar o mundo natural, desde a nanoescala até os sistemas complexos do clima da Terra e do nosso sistema solar.
