Innovadora técnica para generar hologramas acústicos
Unos ingenieros han desarrollado una forma simple y energéticamente eficiente de crear hologramas acústicos, o sea estructuras sónicas tridimensionales. La técnica podría revolucionar ciertas aplicaciones, desde los sistemas estéreo domésticos hasta los dispositivos médicos de ultrasonidos.
Mucha gente conoce el concepto de los hologramas visuales, que manipulan la luz para que parezca que un objeto tridimensional está emplazado en un espacio vacío. Estos trucos ópticos actúan modelando el campo electromagnético, de manera que imite a la luz rebotando sobre un objeto real.
El sonido también viaja en forma de ondas. Pero en vez de mediante energía electromagnética viajando a través del espacio, el sonido se propaga como ondas de presión que comprimen temporalmente las moléculas a través de las que se desplazan. Y como la luz visible, estas ondas pueden ser manipuladas para que formen patrones tridimensionales, interpretables por la mente humana como sonidos viniendo de distintas direcciones.
El equipo de Steve Cummer, profesor de ingeniería electrónica y de computación en la Universidad Duke de Estados Unidos, ha logrado el mismo control exacto sobre una onda sonora que se ya logró tiempo atrás con ondas de luz. Es el equivalente acústico de un sistema de realidad virtual visual. Nos proporciona una percepción más realista del patrón espacial del campo sonoro.
El equipo de investigación y desarrollo, integrado por especialistas de la citada universidad, así como de la Estatal de Carolina del Norte también en Estados Unidos, muestra que es factible crear cualquier patrón tridimensional deseado con ondas sonoras. El logro ha sido posible gracias a los metamateriales, materiales sintéticos trabajados a escala nanométrica de un modo tal que ello les dota de propiedades inexistentes en cualquier material natural.
Cada bloque contiene una espiral de una de entre 12 densidades posibles, cada una de las cuales hace más lentas a las ondas sonoras en una magnitud diferente.
En este caso, los metamateriales hacen adquirir a la estructura el aspecto de una pared hecha con piezas del conocido juego de construcción Lego. Cada bloque individual está hecho de plástico, mediante una impresora 3D, y contiene en su interior una espiral. La rigidez de la espiral afecta a la forma en que viaja el sonido a través de ella: cuanto más rígida, más despacio viajan las ondas sonoras por ella.
Aunque los bloques individuales no pueden influir en la dirección de la onda sonora, el dispositivo en su conjunto sí puede hacerlo. Por ejemplo, si un lado de la onda sonora es enlentecida, pero no la otra, los frentes de onda resultantes serán redirigidos de manera que el sonido se desvíe hacia el lado lento.
Calculando cómo afectarán 12 tipos diferentes de bloques de construcción de metamaterial acústico a la onda sonora, los investigadores pueden disponerlos en una pared para formar sobre el otro lado cualquier patrón de onda que quieran. Con el cuidado suficiente, las ondas sonoras pueden producir un holograma específico a una distancia concreta.
