شبیه‌سازی مخروط دیرک با امواج صوتی

پژوهشگران به بررسی رفتار امواج صوتی در ساختارهای لانه زنبوری مشابه ساختار گرافن پرداختند. آنها این ساختار لانه زنبوری را روی پلاستیک ایجاد کردند. نتایج این تحقیق موید وجود مخروط دیرک در این ساختارها است.

پژوهشگران به بررسی رفتار امواج صوتی در ساختارهای لانه زنبوری مشابه
ساختار گرافن پرداختند. آنها این ساختار لانه زنبوری را روی پلاستیک ایجاد
کردند. نتایج این تحقیق موید وجود مخروط دیرک در این ساختارها است.

شاید باور کردنی نباشد اما دو فیزیک‌دان اسپانیایی مدعی شدند که نسخه جدید
و صوتی از گرافن را تولید کرده‌اند. این کار با استفاده از سوراخ کردن یک
ورقه پلاستیک به شکل الگوی لانه زنبوری انجام شده است. دانیل تورنت و خوزه
سانچز دهسا از دانشگاه پلی تکنیک والنسیا می‌گویند موفق به قرار دادن مخروط
دیرک در امواج صوتی شده‌اند که روی سطح یک پلاستیک پخش می‌گردد. مخروط دیرک
نوعی ساختار باند الکترونیک در گرافن است. البته هنوز کارهای زیادی باید
صورت گیرد تا این یافته به‌صورت عملی قابل استفاده در محصولات باشد. با این
حال می‌توان انتظار داشت که این ماده بتواند موجب بهبود سیستم‌های صوتی شده
و حتی درک ما را نسبت به خود گرافن افزایش دهد.

 
گرافن فاقد باند گپ انرژی است بنابراین در جایی که باند ظرفیت و باند هدایت به
یکدیگر می‌رسند رابطه میان ممنتوم الکترون و انرژی با استفاده از رابطه دیرک توضیح
داده می‌شود، الکترون در این نقطه رفتاری شبیه به فوتون دارد به‌طوری که می‌تواند
با سرعت بسیار بالایی حرکت کند. پژوهشگران این پروژه درصدد برآمدند تا بفهمند که
آیا موج نیز می‌تواند رفتاری مشابه الکترون در مخروط دیرک داشته باشد. برای پاسخ به
این سوال پژوهشگران ابتدا خواص موج را در هنگام عبور از سطح پلی متیل‌متاکریلات و
پرسپکس اندازه گرفتند. پیش از این اندازه‌گیری نیز با ایجاد حفره‌هایی روی سطح این
دو ماده آنها را شبیه ساختار لانه زنبوری در آورده بودند.

نتایج کار محققان نشان داد که نقطه دیرک و مخروط دیرک در این ساختارها وجود دارد.
در واقع امواج صوتی سطحی با استفاده از معادله دیرک توضیح داده می‌شود. این مدل
وجود امواج صوتی سطحی با سرعت و فرکانس دیرک ویژه را پیش بینی می‌کند این امواج
قادرند به‌راحتی بدون پراش یافتن در سطح ماده حرکت کنند.

این گروه تحقیقاتی ۱۱۱۳ حفره را روی سطحی با ابعاد ۱۰۰ در ۳۰۰ حفر کردند که در
نهایت ساختار لانه زنبوری ایجاد شد. هر حفره دارای قطری ۳ میلیمتری و عمق ۲٫۸۸
میلیمتری بوده که فاصله حفره‌ها از هم ۳٫۳۳ میلیمتر است. ورقه‌ها به یک بلندگو متصل
بوده و صوت با استفاده از دو میکروفون که در دو نقطه مختلف قرار داده شده ضبط
می‌شود. پالس‌های صوتی با فرکانس ۲۲ هرتر و پهنای ۵ هرتز به این ورقه‌ها اعمال
می‌گردد.

نتایج این تحقیق در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است.