Científicos chinos crean dispositivo capaz de retorcer el sonido

Un equipo de investigación de China en Estados Unidos está explorando el uso de metamateriales, materiales artificiales diseñados para tener propiedades exóticas que no se encuentran en la naturaleza, para crear dispositivos sin precedentes que manipulan el sonido de maneras versátiles.

En la revista Applied Physics Letters, que es producida por la AIP Publishing, el equipo informa del diseño de un dispositivo simple, llamado un rotador de campo acústico, que puede torcer ondas en su interior de manera que parecen estar siendo propagados desde otra dirección.

Los investigadores señalan que numerosos esfuerzos de investigación se han centrado en los dispositivos basados en metamateriales con capacidades fascinantes de control de onda como capas de invisibilidad o ilusión. Sin embargo, un rotador de campo acústico, que puede considerarse una clase especial de capa de ilusión, con la capacidad de hacer que un objeto acústico parezca girar, aún no existe.

Los rotadores de campo para ondas electromagnéticas y ondas líquidas ya han sido desarrollados y son prometedores en sus respectivos ámbitos, pero no para este "otro tipo importante de onda, la onda acústica, que es mucho más familiar a nuestra vida cotidiana, la cual podría encontrar aplicaciones en una variedad de situaciones ", señaló Jian-chun Cheng, profesor del Instituto de Acústica, en el Departamento de Física de la Universidad de Nanjing.

Cheng y sus colegas diseñaron, lo que ellos creen, es el primer modelo factible de rotadores acústicos, del cual también fabricaron un prototipo para validarlo.

"Nos sorprendimos al descubrir que mediante el uso de metamateriales, las ondas acústicas se pueden girar de forma similar a sus contrapartes electromagnético o líquido.

Otra sorpresa que descubrió el equipo fue que los rotadores acústicos y electromagnéticos se pueden diseñar basándose en los mismos principios. En este caso, los investigadores utilizaron metamateriales que difieren en propiedades físicas y en diferentes sentidos.

El equipo espera que su rotador acústico, con capacidad de manipular libremente las ondas acústicas, mejore dispositivos como máquinas de ultrasonido médico, que requieren el control preciso de las ondas acústicas. La capacidad de rotar las ondas de sonido podría mejorar el contraste de los dispositivos de ultrasonido y permitirles, por ejemplo, la captura de imágenes de tejidos dañados o diagnosticar enfermedades de formas que actualmente no son posibles. Esto es significativo ya que los dispositivos de ultrasonido pueden ser más baratos que otras modalidades de captura imágenes, como las radiografías.

¿Que se avecina para el equipo ahora que han mostrado la posibilidad de construir un rotador acústico con metamateriales? "Hemos inventado un dispositivo simple, de prueba de concepto, que todavía no puede considerarse como maduro y práctico, por lo que necesita mejorarse y optimizarse”. afirmó Cheng.

En el futuro, los rotadores acústicos podrían servir como cimiento para la construcción de estructuras útiles más complejas con ricas funcionalidades de manipulación acústica, si se combina adecuadamente con otros tipos de componentes", añadió.

Los autores de esta investigación están afiliados a la Universidad de Nanjing, la Academia China de Ciencias y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.