Converso de frequncias assimtrica demonstrada pela primeira vez

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 01/10/2025

Aparato experimental usado para demonstrar a converso de ondas assimtricas bidirecionais.
[Imagem: Yeongtae Jang et al. – 10.1103/3n97-7kmd]

Converso bidirecional de ondas

Fsicos coreanos demonstraram experimentalmente pela primeira vez um fenmeno ondulatrio que muda sua frequncia – aumentando ou diminuindo – dependendo da direo de onde as ondas vm.

Assim como Jano, o deus romano com duas faces voltadas para direes opostas, o sistema apresenta respostas diferentes dependendo da direo da onda incidente – um fenmeno no linear.

Inmeras tecnologias atuais dependem da converso de frequncias de ondas. As canetas laser que os professores usam, por exemplo, dobram a frequncia da luz infravermelha emitida por um LED, luz que esta que invisvel, para criar luz verde visvel; alto-falantes direcionais tambm convertem frequncias, s que ultrassnicas, que no ouvimos, em sons audveis.

Esses processos normalmente utilizam efeitos no lineares nos quais a resposta do sistema no varia linearmente com a intensidade de entrada. No entanto, essa converso de frequncia tradicionalmente requer estruturas complexas, direes de propagao fixas ou mtodos de modulao externa.

Assim, a demonstrao experimental desse fenmeno de converso de frequncia assimtrica bidirecional abre novos horizontes para uma infinidade de tecnologias, das imagens de ultrassom mdico at o controle avanado de rudos.

Converso de frequncia assimtrica bidirecional.
[Imagem: Yeongtae Jang et al. – 10.1103/3n97-7kmd]

Demonstrao acstica

Yeongtae Jang e seus colegas da Universidade de Cincia de Tecnologia de Pohang projetaram a estrutura para que ela trabalhe com ondas sonoras – uma estrutura fonnica, que manipula fnons, as quasipartculas de vibrao responsveis pela conduo do som e do calor.

O dispositivo composto por elementos cilndricos interconectados, mas com rigidez localmente varivel. Essa estrutura surpreendentemente simples permite que o sistema apresente respostas completamente diferentes dependendo da direo de propagao da onda.

A maior parte das ondas fracas bloqueada. No entanto, quando a intensidade da onda incidente aumenta, ocorre uma converso de frequncia assimtrica: Ondas que entram por um lado so convertidas para frequncias mais altas, produzindo sons mais agudos, enquanto aquelas que entram pelo lado oposto so convertidas para frequncias mais baixas, produzindo tons mais graves. como se a mesma porta emitisse sons diferentes dependendo se algum se aproxima dela pela frente ou por trs.

O fenmeno demonstrado com ondas de som ter amplas aplicaes tambm em outros tipos de ondas.
[Imagem: POSTECH]

Amplos usos

Combinando efeitos no lineares com assimetria espacial e ressonncia local – quando vibraes especficas se amplificam fortemente em certas partes da estrutura – a equipe alcanou uma converso de frequncia bidirecional simultnea dentro de um nico sistema. Isso nunca havia sido demonstrado antes em experimentos fsicos.

Essa tecnologia apresenta um potencial promissor em diversos campos. Ela pode permitir a supresso seletiva de vibraes de construes ou atividades ssmicas, melhorar a resoluo de imagens de ultrassom mdico e levar criao de dispositivos acsticos capazes de detectar sons inaudveis vindos de direes especficas.

Alm disso, a tecnologia oferece novas possibilidades em processamento de sinais analgicos e tecnologias de converso de frequncia de ltima gerao.

“O que havia sido apenas imaginado teoricamente foi agora verificado experimentalmente. Essa tecnologia pode encontrar amplas aplicaes em sistemas de processamento de sinais e converso de frequncia de ltima gerao,” disseram os pesquisadores.

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