Janus : une structure qui modifie le son différemment selon sa provenance

Les métastructures, métasurfaces et autres métamatériaux, sont spécifiquement conçus pour manipuler et structurer les ondes qui viennent à leur contact. Cela peut par exemple servir à absorber des sons de certaines fréquences sans toucher aux autres, ou à laisser de la musique sortir d’une pièce sans permettre au bruit extérieur d’entrer. Ces systèmes peuvent atteindre de hauts niveaux de complexité, au point de pouvoir cumuler plusieurs propriétés au sein d’une surface ou d’un dispositif compact, et de traiter différemment des ondes en fonction de leur direction. Inspirés par le dieu romain Janus, pourvu de deux visages, des scientifiques de l’équipe métamatériaux et phononique de l’Institut Jean Lamour (CNRS/Université de Lorraine) ont développé des métastructures acoustiques appelées Janus, qui modifient indépendamment des ondes sonores selon qu’elles viennent de la droite ou de la gauche.

Ces métastructures ont été imaginées à partir de simulations numériques et de mesures expérimentales qui ont guidé la conception de leurs surfaces complexes. En effet, elles sont constituées de systèmes rotatifs en acide polylactique (PLA), un polymère biodégradable courant dans l’industrie, qui agissent comme des résonateurs acoustiques. Ce système module la phase des ondes incidentes, et ce d’une manière différente selon qu’elles viennent de la droite ou de la gauche. Le système est reconfigurable par de légers changements de design, et en jouant sur la vitesse des systèmes rotatifs (qui avoisinent les 720 tours minute). Les métastructures Janus peuvent ainsi effectuer des réfractions négatives, focaliser, absorber, diffuser ou dédoubler des faisceaux d’ondes. Les chercheurs tentent à présent de faire fonctionner Janus dans davantage de directions que strictement gauche ou droite, et de lui faire réaliser davantage de manipulations d’ondes.