Three-dimensional ultrasonic colloidal crystals

Colloidal assembly represents a powerful method for the fabrication of functional materials. In this article, we describe how acoustic radiation forces can guide the assembly of colloidal particles into structures that serve as microscopic elements in novel acoustic metadevices or act as phononic crystals. Using a simple three-dimensional orthogonal system, we show that a diversity of colloidal structures with orthorhombic symmetry can be assembled with megahertz-frequency (MHz) standing pressure waves. These structures allow rapid tuning of acoustic properties and provide a new platform for dynamic metamaterial applications.

L’assemblée colloïdale représente une méthode puissante pour la fabrication de matériaux fonctionnels. Dans cet article, nous décrivons comment les forces de rayonnement acoustique peuvent guider l'assemblage de particules colloïdales dans des structures qui servent comme éléments microscopiques dans les dispositifs à base de méta-matériaux acoustiques ou se comportent comme des cristaux phononiques. En utilisant un simple système orthogonal tridimensionnel, nous montrons qu'une diversité de structures colloïdales à symétrie orthorhombique peut être assemblée avec des ondes de pression stationnaires fonctionnant à des fréquences de l’ordre de quelques mégahertz (MHz). Ces structures permettent une tunabilité rapide des propriétés acoustiques et fournissent une nouvelle plate-forme pour les applications de méta-matériau dynamiques.