The design of tunable acoustic metamaterials using scattering theory methods

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A two-step method for designing acoustic metamaterials and calculating wave fields inside them is proposed. In the first step, the scattering coefficients are calculated, and in the second step, the specific design of the metamaterial elements is determined. The results of modeling a cloaking insulating shell and a lens with a tunable focus are presented.

About the authors

K. V Dmitriev

Lomonosov Moscow State University

Email: presentatio@mail.ru
Faculty of Physics, Department of Acoustics Moscow, Russia

D. V Smirnykh

Lomonosov Moscow State University

Faculty of Physics, Department of Acoustics Moscow, Russia

References

  1. Beecatao B.T. // УФН. 1967. T. 92. № 3. C. 517; Veselago V.G. // Phys. Usp. 1968. V. 10. No. 4. P. 509.
  2. Li J., Chan C.T. // Phys. Rev. E. 2004. V. 70. No. 5. Art. No. 055602.
  3. Ren X., Das R., Tran P. et al. // Smart Mater. Struct. 2018. V. 27. No. 2. Art. No. 023001.
  4. Cummer S.A., Popa B.-I., Schurig D. et al. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. Art. No. 24301.
  5. Cummer S.A., Schurig D. // New J. Phys. 2007. V. 9. No. 3. P. 45.
  6. Luo Y., Zhang J.-J., Chen H.-S. et al. // PIER. 2009. V. 95. P. 167.
  7. Дмитриев К.В., Корпунко И.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2011. T. 75. № 1. C. 128; Dmitriev K.V., Korunov I.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2011. V. 75. No. 1. P. 121.
  8. Cui T.J., Smith D.R., Liu R. Metamaterials: Theory, Design, and Applications. Springer, 2010.
  9. Tong X.C. Functional Metamaterials and Metadevices. Springer, 2018.
  10. Popa B.-I., Shinde D., Konneker A. et al. // Phys. Rev. B. 2015. V. 91. Art. No. 220303.
  11. Langfeld F., Riecken J., Gleine W. et al. // J. Sound Vibrat. 2016. V. 373. P. 1.
  12. Notomi M. // Phys. Rev. B. 2000. V. 62. Art. No. 10696.
  13. Pendry J.B., Schurig D., Smith D.R. // Science. 2006. V. 312. No. 5781. P. 1780.
  14. Chen H., Chan C.T. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2010. V. 43. No. 11. Art. No. 113001.
  15. Chen P., Haberman M.R., Ghatias O. // J. Comput. Phys. 2021. V. 431. Art. No. 110114.
  16. Lanoy M., Pierrat R., Lemoult F. et al. // Phys. Rev. B. 2015. V. 91. Art. No. 224202.
  17. Torrent D., Sanchez-Delesa J. // New J. Phys. 2011. V. 13. Art. No. 093018.
  18. Torrent D., Sanchez-Delesa J. // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. Art. No. 224305.
  19. Torrent D., Sanchez-Delesa J. // New J. Phys. 2008. V. 10. Art. No. 023004.
  20. Torrent D., Hkansson A., Cervera F. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. Art. No. 204302.
  21. Foldy L.L. // Phys. Rev. 1945. V. 67. P. 107.
  22. Henyeyn F.S. // J. Acoust. Soc. Amer. 1999. V. 105. P. 2149.
  23. Шенберов Е.Л. Излучение и рассеяние звука. Л.: Судостроение, 1989. 304 с.
  24. Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media. V. 2. Academic Press, 1978.
  25. Дмитриев К.В. // Акуст. журн. 2018. T. 64. № 1. C. 1.
  26. Дмитриев К.В. // Акуст. журн. 2015. T. 61. № 6. C. 656; Dmitriev K.V. // Acoust. Phys. 2015. V. 61. No. 6. P. 623.
  27. Waterman P.C. // J. Acoust. Soc. Amer. 1969. V. 45. P. 1417.
  28. Чабаи И.А. // Акуст. журн. 1965. T. 1. № 1. C. 1.
  29. Waterman P.C. // Phys. Rev. D. 1971. V. 3. P. 825.
  30. Буров В.А., Морозов С.А. // Акуст. журн. 2001. T. 47. № 6. C. 736; Burov V.A., Morozov S.A. // Acoust. Phys. 2001. V. 47. No. 6. P. 659.
  31. Dmitriev K.V., Rumyantseva O.D. // J. Inverse ILL-Pose P. 2021. V. 29. P. 775.
  32. Дмитриев К.В., Фадеев Е.В., Румянцева О.Д. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 2. С. 266; Dmitriev K.V., Fadeev E.V., Rumyantseva O.D. // Bull. Russ. Acad. Sci. 2020. V. 84. No. 2. P. 210.
  33. Горюнов А.А., Сасковец А.В. Обратные задачи рассеяния в акустике. М.: Изд-во МГУ, 1989.
  34. Буров В.А., Румянцева О.Д. Обратные волновые задачи акустической томографии. Ч. II: Обратные задачи акустического рассеяния. М.: Ленаид, 2020.
  35. Дмитриев К.В. // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 2. С. 143; Dmitriev K.V. // Acoust. Phys. 2024. V. 70. No. 2. P. 209.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences