El Rayo Tractor Acústico Puede Agarrar Objetos de Detrás de los Obstáculos

En los últimos años, los investigadores han utilizado matrices de transductores para construir rayos tractores sónicos sonic tractor beams que pueden crear complejos hologramas acústicos para manipular objetos en el aire. Los metamateriales acústicos  Acoustic metamaterials son materiales diseñados con propiedades estructurales que no suelen darse de forma natural. Se han utilizado para producir hologramas acústicos, doblar haces de sonido y crear dispositivos de levitación acústica estática. Pero el equipo responsable del SoundBender, con sede en la Universidad de Sussex, afirma que estas tecnologías tienen limitaciones importantes.

Los dispositivos basados en conjuntos de transductores no pueden sortear los obstáculos que se interponen entre ellos y el objeto que levita. Además, la complejidad o resolución de los campos sonoros que producen está limitada por el tamaño físico de los transductores. Un inconveniente importante del uso de metamateriales acústicos es que las formas de los campos sonoros que crean son estáticas y no pueden ajustarse.

Control dinámico en tiempo real

Los investigadores afirman que la combinación de un conjunto de transductores con metamateriales acústicos permite superar estas limitaciones. El metamaterial produce un campo sonoro más complejo que el posible con un conjunto de transductores, mientras que el conjunto de transductores añade un control dinámico y en tiempo real al holograma estático del metamaterial.

"Un metamaterial es pasivo (como una lente para la luz), por lo que teóricamente podemos poner más energía en el sonido", explica Gianluca Memoli  a Physics World. "Cada celda unitaria del metamaterial se convierte en una fuente adicional, que codifica la ingeniería de fase en el sonido que lo atraviesa, igual que una placa holográfica". El único problema es que los hologramas basados en metamateriales son estáticos".

SoundBender se presentó a principios de este mes en el 31º Simposio de Tecnología y Software de Interfaz de Usuario de la ACM, celebrado en Berlín ( 31st ACM User Interface Software and Technology Symposium). Consta de un metamaterial creado a partir de 16 ladrillos diferentes impresos en 3D sobre un conjunto programable de altavoces de 16×16 que funcionan a 40 kHz. El metamaterial proporciona un tono modulador bajo para crear campos acústicos de alta resolución, pero estáticos. El conjunto de transductores añade un control dinámico de la amplitud y la fase del campo.

El equipo utilizó SoundBender para crear haces de sonido autodoblados que pueden sortear obstáculos para crear hologramas acústicos. Uno de los experimentos consistió en crear un punto de presión para proporcionar una respuesta háptica por encima de un objeto sólido. El equipo también hizo levitar una cuenta de poliestireno sobre una figura de béisbol de LEGO y pasó el sonido alrededor de la llama de una vela (ver vídeo).

Si empezamos a pensar en el sonido como en la luz, la imaginación se convierte en el límite

Gianluca Memoli

El campo sonoro también puede estirarse y dirigirse, lo que permitió al equipo mover el punto de retroalimentación háptica. También pudieron desplazar la posición de la cuenta levitada 2 cm en el eje horizontal y 8 cm hacia arriba y hacia abajo, e incluso pudieron ajustar el ángulo de la llama de la vela.

"Controlar adónde va el sonido es [actualmente] caro y de capacidad limitada, por lo que necesitamos decenas de altavoces para tener un sonido que vaya detrás de los obstáculos, como al hacer estallar tumores con ultrasonidos detrás de las costillas", dice Memoli. "En un mundo en el que la gestión del sonido se está convirtiendo en un aspecto clave de nuestra vida cotidiana, demostramos que el control puede lograrse en la fuente, aumentando las tecnologías de sonido existentes con metamateriales. Si empezamos a pensar en el sonido como en la luz, la imaginación se convierte en el límite".

Asier Marzo, investigador de la Universidad de Bristol, que no ha participado en Soundbender, pero que ha trabajado con algunos miembros del equipo de Sussex en el pasado, afirma: "Un metamaterial puede lograr un mejor enfoque, ya que los elementos son más pequeños que los emisores ultrasónicos de un phased-array. La combinación de metamateriales y matrices parece una gran idea, me gustaría ver si esta combinación mejora el enfoque en todos los puntos o sólo en ciertas posiciones". La levitación en torno a un objeto tiene aplicaciones interesantes en medicina y en la interacción persona-ordenador. Quizá los metamateriales podrían aplicarse para eliminar los molestos lóbulos laterales -puntos focales secundarios no deseados- que generan la mayoría de los phased-arrays".

PhysicsWorld: Directional acoustic levitation

Por: William Brown, Biofísico de Resonance Science Foundation

Más información en RSF Noticias