يذكر أن مكبر الصوت العادي يبث الصوت في جميع الاتجاهات. أما MiPAL فيعمل بشكل مختلف، حيث توجد في مقدّمته عدسة صوتية فائقة (metasurface)، تعمل على تركيز الموجات فوق الصوتية في شعاع ضيق. يُدمج في هذا الشعاع الصوت المسموع، فيتحول في الهواء إلى إشارة موجَّهة.
وتوجد في نهاية الجهاز عناصر فوق مرنة، تعمل على امتصاص اهتزازات الهيكل ومنع التسريب الجانبي للصوت.
المشكلة الأساسية التي يعالجها المهندسون هي الانتشار الطبيعي للصوت في جميع الاتجاهات. فعلى عكس الضوء الذي يسير في خط مستقيم، فإن الموجات الصوتية تتشتت وتتسرب إلى مساحات مجاورة. وتجدر الإشارة إلى أن المصفوفات البارامترية الكلاسيكية المزودة بمئات الباعثات (المُحرِّضات) مكلفة ومعقدة، بينما تعاني التصميمات الأبسط من اهتزازات طفيلية تسبب تسربا جانبياً للصوت.
مع ذلك فإن ابتكار POSTECH يتجاوز هذه القيود. فعلى السطح الأمامي للمُحوِّل الصوتي، يوُضع سطح ميتا صوتي (metasurface) يعمل كعدسة تحوّل الموجات فوق الصوتية إلى شعاع ضيق مُعدَّل بالصوت المسموع. أما على الجانب الخلفي، فتعمل عناصر ميتا مرنة على كبت الاهتزازات الطفيلية، مما يحجب تسرّب الصوت إلى الجوانب. وكل هذه المكونات مدمجة في وحدة واحدة يمكن تصنيعها باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.
ويعمل الجهاز في نطاق ترددي يتراوح بين 500 هرتز و10 كيلوهرتز. أُجريت اختباراته في ظروف تشبه مقصورة الطائرة، حيث كان أحد "الركاب" يسمع الموسيقى والكلام بوضوح، بينما كان جاره يكاد لا يسمع شيئا. وتطبع جميع المكونات بطابعة ثلاثية الأبعاد ويمكن تكييفها بسهولة وفقا للمهمة المطلوبة.
وقال الأستاذ تشونسوك رو: "لقد جمعنا بين المواد الفائقة والموجات فوق الصوتية في نظام واحد".
ويمكن الاستفادة من هذه التقنية في الطائرات والقطارات والمتاحف، حيث يُسمع الصوت في المنطقة المطلوبة فقط. وما زال الابتكار يخضع لمزيد من الاختبارات.
المصدر: Naukatv.ru