Les ondes sonores peuvent également diriger des objets à l’intérieur des organismes. Daniel Ahmed, ingénieur à l’ETH Zurich en Suisse, a récemment utilisé des ultrasons pour déplacer des billes de plastique creuses à l’intérieur d’un embryon vivant de poisson zèbre. En faisant ces expériences, Ahmed vise à démontrer le potentiel de l’utilisation du son pour guider les médicaments vers un site cible chez un animal, comme une tumeur. Semblable à la pince à épiler acoustique, l’échographie crée un motif répétitif de zones de basse et haute pression dans l’embryon, permettant à Ahmed d’utiliser les poches de pression pour pousser les billes. D’autres chercheurs étudient la capacité de direction du son pour traiter les calculs rénaux. Une étude de 2020, par exemple, a utilisé des ultrasons pour déplacer les calculs dans les vessies de porcs vivants.
D’autres chercheurs développent une technologie connue sous le nom d’holographie acoustique pour façonner les ondes sonores, afin de concevoir plus précisément l’emplacement et la forme des zones de pression dans un milieu. Les scientifiques projettent des ondes sonores à travers une plaque à motifs connue sous le nom d’hologramme acoustique, qui est souvent imprimée en 3D et conçue par ordinateur. Il façonne les ondes sonores d’une manière complexe et prédéfinie, tout comme un hologramme optique le fait pour la lumière. En particulier, les chercheurs étudient comment ils peuvent utiliser des hologrammes acoustiques pour la recherche sur le cerveau, en concentrant les ondes ultrasonores pour cibler un endroit précis de la tête, ce qui pourrait être utile à des fins d’imagerie et thérapeutiques.
Andrea Alù explore également de nouvelles façons de façonner les ondes sonores, mais pas nécessairement adaptées à des applications spécifiques. Lors d’une récente démonstration, son équipe a contrôlé le son avec des Legos.
Afin de contrôler la propagation du son de nouvelles façons, son équipe a empilé les blocs de plastique sur un plateau selon un quadrillage, les faisant se dresser comme des arbres dans une forêt. En secouant le plateau, ils produisaient des ondes sonores à sa surface. Mais le son voyageait bizarrement sur le plateau. Normalement, une onde sonore devrait se disperser symétriquement en cercles concentriques, comme l’ondulation d’un caillou tombant dans un étang. Alù ne pouvait faire voyager le son que selon des schémas particuliers.
Le projet d’Alù ne s’inspire pas de la lumière, mais de l’électron, qui, selon la mécanique quantique, est à la fois une onde et une particule. En particulier, les Legos ont été conçus pour imiter le motif cristallin d’un type de matériau connu sous le nom de graphène bicouche torsadé, qui limite le mouvement de ses électrons d’une manière distinctive. Dans certaines conditions, les électrons ne circulent que sur les bords de ce matériau. Sous d’autres, le matériau devient supraconducteur, et les électrons forment des paires et le traversent sans résistance électrique.
Parce que les électrons se déplacent si étrangement dans ce matériau, l’équipe d’Alù a prédit que la géométrie du cristal, agrandie à la taille de Lego, restreindrait également le mouvement du son. Dans une expérience, l’équipe a découvert qu’elle pouvait faire émaner le son sous la forme d’un œuf allongé ou sous forme d’ondulations qui se courbent vers l’extérieur comme les pointes d’une fronde.
Ces trajectoires acoustiques inhabituelles illustrent des parallèles surprenants entre le son et les électrons, et suggèrent des moyens plus polyvalents de contrôler la propagation du son, qui pourraient s’avérer utiles pour l’imagerie par ultrasons ou la technologie acoustique sur laquelle les téléphones portables s’appuient pour communiquer avec les tours de téléphonie cellulaire, explique Alù. Par exemple, Alù a créé un appareil avec des principes similaires qui permet au son de ne se propager que dans une seule direction. Ainsi, le dispositif peut distinguer un signal d’émission d’un signal de retour, ce qui signifie qu’il peut permettre à la technologie d’émettre et de recevoir simultanément des signaux de même fréquence. C’est contrairement au sonar, qui envoie une onde acoustique et doit attendre le retour de l’écho avant de cingler à nouveau l’environnement.
Mais à part les applications, ces expériences ont changé la façon dont les scientifiques pensent au son. Ce n’est pas seulement quelque chose que vous pouvez exploser depuis les toits, chuchoter à l’oreille de quelqu’un ou même utiliser pour cartographier un environnement sous-marin. Il devient un outil de précision que les scientifiques peuvent façonner, diriger et manipuler selon leurs besoins.
