聲波通常向前和向後方向傳播。 這種自然運動在某些情況下會產生問題，因為不必要的反射會造成乾擾或降低效率。 因此，研究人員開發了一種方法，使聲波只朝一個方向傳播。 這項創新具有深遠的應用意義，不僅限於聲學，例如雷達。

經過多年研究，蘇黎世聯邦理工學院的科學家們開發了一種使聲波沿著單一方向傳播的方法。 這項研究由尼古拉斯-諾伊雷（Nicolas Noiray）教授領導，他的大部分職業生涯都在研究和預防飛機發動機中具有潛在危險的自持熱聲振盪，他認為有一種方法可以利用類似現象進行有益的應用。

由蘇黎世聯邦理工學院機械與加工工程系尼古拉斯-諾伊雷（Nicolas Noiray）教授領導的研究小組與洛桑聯邦理工學院的羅曼-弗勒里（Romain Fleury）合作，在十年前類似工作的基礎上，研究如何在不削弱聲波向前傳播的情況下防止聲波向後傳播。

這項突破的核心是一個利用自持氣聲振盪的循環器裝置。 循環器由一個圓盤狀空腔組成，漩渦狀空氣從空腔的一側通過中央開口吹入。 當空氣以特定的速度和漩渦強度被吹出時，就會在空腔中產生哨聲。

與透過駐波產生聲音的傳統口哨不同，這種新設計產生的是旋轉波。 環形器有三個聲波導管，沿邊緣呈三角形排列。 從理論上講，進入第一個波導的聲波可以從第二個或第三個波導中傳出，但不能從第一個波導中向後傳播。

最關鍵的部分是系統如何補償聲波不可避免的衰減。 循環器中的自振盪與傳入的聲波同步，使聲波在前進過程中獲得能量並保持強度。 這種損耗補償方法確保聲波不僅朝一個方向前進，而且比進入系統時更強勁。

為了測試他們的設計，研究人員使用頻率約800 赫茲的聲波進行了實驗，頻率相當於女高音演唱的高音G。 他們測量了聲音在波導之間的傳播效果，發現正如預期的那樣，聲波並沒有到達第三個波導，而是從第二個波導傳出，甚至比進入時更強。

諾伊雷研究小組的前博士生、該研究的第一作者蒂莫-佩德格納納（Tiemo Pedergnana）說：”普通口哨的聲音是由腔體中的駐波產生的，而這種新型口哨的聲音則是由旋轉波產生的。

雖然目前的原型是聲波的概念驗證，但研究團隊認為，他們的損耗補償非互易波傳播方法的應用範圍可能超出聲學，例如電磁波的超材料。 這項研究可能會推動雷達技術等領域的進步，因為在這些領域，更好地控制微波傳播至關重要。

此外，這項技術還能為開發拓樸電路鋪路，透過提供單向引導電波而不損失能量的方法，增強未來通訊系統中的訊號路由。 研究小組在《自然-通訊》（Nature Communications）上發表了研究。