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有读书笔记A holey-structured metamaterial for acoustic deep-subwavelength imaging

热1 任敏 添加于 2010-11-15 20:17 | 2651 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Zhu J, Christensen J, Jung J, Martin-Moreno L, Yin X, Fok L, Zhang X, Garcia-Vidal FJ

  •  摘 要

    For classical waves such as light or sound, diffraction sets a natural limit on how finely the details of an object can be recorded on its image. Recently, various optical superlenses based on the metamaterials concept have shown the possibility of overcoming the diffraction limit1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Similar two-dimensional (2D) acoustic hyperlens designs have also been explored8, 9, 10. Here we demonstrate a 3D holey-structured metamaterial that achieves acoustic imaging down to a feature size of λ/50. The evanescent field components of a subwavelength object are efficiently transmitted through the structure as a result of their strong coupling with Fabry–Pérot resonances inside the holey plate. This capability of acoustic imaging at a very deep-subwavelength scale may open the door for a broad range of applications, including medical ultrasonography, underwater sonar and ultrasonic non-destructive evaluation.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Nature Physics
    • 期刊缩写: Nat Phys
    • 期卷页: 2010年
    • ISBN: 1745-2473

  • 学科领域 工程技术 » 材料科学

  • 相关链接 DOI URL 

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    一种新材料可提高超声成像质量
    《自然—物理学》杂志网络版上，美国加州大学伯克利分校和西班牙马德里自治大学的科学家声称，他们已找到了一种新方法，能够克服超声成像图案解析度不高的局限，将超声成像的解析度提高50倍。
     
    研究人员在论文中描述了如何捕获从一个目标反射回的倏逝波，并重建出仅为声波波长1/50的微小细节。与能传输很长距离的传播波相比，倏逝波是一种在物体附近很短距离内渐次减弱的振动。
     
    论文第一作者、加州大学伯克利分校大规模集成纳米制造中心的博士后研究员朱捷（音译）表示，利用他们的设备，他们检获并传输了倏逝波，该波中包含有来自目标的超亚波长信息的重要部分，从而使他们得以实现超清晰的声学成像。
     
    研究人员指出，可捕捉倏逝波的设备是一种三维多孔结构的超材料。它包含1600个空心铜 管，并集束在一个横截面为6.3厘米见方、长为16厘米的棒条中。将其靠近目标物，就能捕获到倏逝波，并把倏逝波传送到另一端。在实际应用中，这个超材料 设备可装在超声探头的一端以大幅改善成像质量。该设备还能改善水下超声探测（声纳）的效果，或提高工业应用领域的无损检测水平。对于超声检测来说，成像解 析度通常都在毫米级别，有了该设备，解析度就只受限于这些孔的大小。
     

    实验中，铜管中的小孔直径约为1毫米。使用2KHz（千赫）的超声波，图像的解析度通常会受限于波长，即200毫米。利用这种多孔超材料，解析的特征尺寸可小至4毫米，也就是波长的1/50。研究人员表示，如果没有这种超材料，要检测如此深的亚波长目标几乎是不可能的。

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