Команда исследователей Университета Иллинойса создала первую в мире акустическую линзу. Эта инновация может иметь практическое значение в ультразвуковой диагностике высокого разрешения, неразрушающем контроле зданий и мостов, а также новой подводной stealth-технологии.

Группа исследователей во главе с Николасом Фангом (Nicholas X. Fang), профессором науки и техники Иллинойса, успешно провела испытания по фокусировке ультразвуковых волн через плоскую линзу из метаматериала на пятне приблизительно в половину ширины длины волны частотой 60,5 кГц за счет сети заполненных жидкостью резонаторов Гельмгольца. По данным исследований, акустическая система напоминает индукторно-конденсаторную цепь. Канал передачи выступает в качестве последовательности индукторов, резонаторы Гельмгольца, играющие роль конденсаторов, Фанг описывает как емкости, в которых резонируют волны, они колеблются на определенных звуковых частотах, почти как в музыкальном инструменте.

Фанг поясняет, что визуализация звукового поля в некоторой степени напоминает оптическое формирование изображений, поскольку искривление звука походит на искривление света. "В сравнении с оптическими и рентгенографическими исследованиями, создание изображений из звука более безопасно, именно поэтому УЗИ проводится даже на беременных женщинах", — говорит Шу Джанг (Shu Zhang), аспирант Университета Иллинойса и микроскопист Института Беркмана. Однако получаемые изображения акустоскопии уступают в четкости или точности традиционным оптическим исследованиям.

"С акустоскопией мы не можем увидеть то, что меньше нескольких миллиметров", — говорит Фанг. И лучшим средством обнаружения опухоли остается оптика, но воздействие некоторых типов электромагнитного излучения, таких как рентгеновские лучи, подвергает риску здоровье человека. Для обнаружения и вывода на экран новообразований в человеческом организме на ранней стадии при помощи ультразвука требуется повысить разрешение и контрастность. "В теле опухоль часто окружена костными тканями с высокой контрастностью, поэтому их нельзя четко выделить, и акустоскопия может предоставить больше данных, чем оптическое исследование".

Однако области применения не ограничены медициной. "В скором времени эта технология может открыть области знаний, ранее скрытых от науки", — утверждает Фанг. В области неразрушающего контроля структурная прочность зданий или мостов может быть оценена как на наличие трещин, так и на глубинные дефекты, не видимые глазу или не доступные оптическим методам.

Также визуализация звуковых изображений может использоваться для совершенствования подводной stealth-технологии, возможно даже для акустического камуфляжа подводных лодок. На данный момент целью является использование этих научных достижений в практической плоскости для создания действующих устройств или систем, которые позволят использовать визуализацию звукового поля в различных ситуациях. Финансирование этого исследования было обеспечено Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (Defense Advanced Research Projects Agency) Министерства обороны США.