أضواء على الأبحاث

علم خواص المادة: تضخيم الأصوات تحت الماء

  • Published online:

MIKE CLARK/ALAMY

تم تصنيع مادة يمكنها أن تنقِل الصوت بكفاءة بين الماء والهواء.

إن الماء أكثر كثافة من الهواء، وهو ينقل الصوت بسرعة أكبر. ويعني عدم التطابق هذا أنه عندما يصل الصوت الذي ينتقل عبر الماء إلى حد متصل بالهواء؛ ينعكس أكثر من 99.8% من طاقته عند السطح البيني بين الاثنين.

ولتعزيز انتقال الصوت من وسط إلى آخر، أنتج سام هيون لي - من جامعة يونسي في سيول - وزملاؤه "مادة خارقة" تحتوي على مجموعة من العناصر الصغيرة التي تمنحها خاصية تشكيل الموجات - مثل الصوت - بطرق غير متوفرة في المواد الطبيعية. تتحرك الموجات الصوتية التي تصل عن طريق الماء إلى المادة التي يبلغ سُمكها 4.8 مليمتر، خلال أسطوانات تحتوي على تجاويف مليئة بالهواء، وأغشية مطاطية. وبفضل تصميم الهيكل، تتفاعل الموجات الصوتية المرتدة من أجزاء مختلفة من المادة الخارقة؛ للحدّ من الطاقة الإجمالية المنعكسة. ونتيجة لذلك فهي تُعزِّز عملية إرسال الموجات إلى الهواء بما يصل إلى 160 مرة، وتنتقل نسبة 30% من الطاقة الصوتية إلى الهواء.

يقول الباحثون إن المادة قد تكون لها استخدامات في الأحياء البحرية، إذ يمكنها أن تسمح باستخدام الميكروفونات الحساسة في الهواء في الكشف عن الأصوات الموجودة تحت الماء.

(Phys. Rev. Lett. 120, 044302 (2018