Willis 耦合诱导的声辐射力与力矩反转
应用物理
2022-02-15 v2
摘要
声学元原子作为超材料的构建基元，其线性性质被设计用于实现波束偏转、隐身和聚焦等功能。它们也被用于塑造入射声场的特征，从而实现声辐射力与力矩的操控，以开发具有更高空间分辨率的声镊。然而，声辐射力与力矩也取决于物体的形状，这强烈影响其散射性质。我们表明，通过利用超材料概念设计物体的线性性质，可以控制辐射力与力矩的非线性声学效应。被捕获的物体通常远小于波长，被描述为粒子，引发单极与偶极散射。我们将此类模型推广到包含 Willis 耦合项（作为不对称性的度量）的极化率张量，以捕捉几何特征的重要性。我们将模型应用于具有最大 Willis 耦合的三维亚波长元原子，证明相对于等效对称粒子，其力与力矩可发生反转。通过考虑声辐射力与力矩中的形状不对称性，Gorkov 的声泳基本理论由此得到扩展。不对称形状通过移动稳定捕获位置来影响声场，凸显了可调的、依赖于形状的粒子分选的潜力。
引用
@article{arxiv.2110.01354,
title = {Willis coupling-induced acoustic radiation force and torque reversal},
author = {Shahrokh Sepehrirahnama and Sebastian Oberst and Yan Kei Chiang and David A. Powell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.01354},
year = {2022}
}