Olvídate de los láseres. La nueva herramienta de moda para los físicos es el sonido

Las ondas de sonido también pueden controlar objetos dentro de los organismos. Daniel Ahmed, ingeniero de ETH Zurich en Suiza, ultrasonido usado recientemente mover cuentas de plástico huecas dentro de un embrión de cebra vivo | A través de estos experimentos, Ahmed pretende demostrar el potencial del uso del sonido para dirigir medicamentos a un sitio objetivo en un animal, como un tumor. Al igual que las pinzas acústicas, el ultrasonido crea un patrón repetitivo de áreas de baja y alta presión en el embrión, lo que le permite a Ahmed usar bolsas de presión para empujar los pezones. Otros investigadores están investigando la capacidad del control del sonido para tratar los cálculos renales. encuesta 2020por ejemplo, usa ultrasonido para mover piedras en la vejiga de cerdos vivos.

Otros investigadores están desarrollando una tecnología conocida como holografía acústica para formar ondas de sonido con el fin de diseñar con mayor precisión la ubicación y la forma de las zonas de presión en un entorno. Los científicos proyectan ondas de sonido a través de una placa estampada conocida como holograma acústico, que a menudo se imprime en 3D y se diseña por computadora. Da forma a las ondas de sonido de una manera compleja y predefinida, tal como lo hace el holograma óptico con la luz. En particular, los investigadores están explorando cómo pueden utilizar hologramas acústicos para estudiar el cerebro, enfocando ondas de ultrasonido para apuntar a un punto preciso en la cabeza que puede ser útil para fines terapéuticos y de imágenes.

Andrea Alu también está explorando nuevas formas de dar forma a las ondas de sonido, pero no necesariamente adaptadas a aplicaciones específicas. En una manifestación reciente, su equipo sonido controlado con Legos.

Para controlar la propagación del sonido de nuevas formas, su equipo colocó los bloques de plástico en un plato en un patrón de celosía, haciéndolos sobresalir como árboles en un bosque. A medida que sacuden el plato, producen ondas de sonido en su superficie, pero el sonido se propaga de manera extraña sobre el plato. Normalmente, la onda de sonido debe dispersarse simétricamente en círculos concéntricos, como las ondas de un guijarro que cae en un estanque. Alu solo puede hacer que el sonido se mueva en ciertos modelos.

El proyecto de Alu se inspira no en la luz sino en el electrón, que según la mecánica cuántica es tanto una onda como una partícula. En particular, los Legos están diseñados para imitar el patrón de cristal de un tipo de material conocido como grafeno bicapa retorcido, que restringe el movimiento de sus electrones de una manera distintiva Bajo ciertas condiciones, los electrones fluyen solo a lo largo de los bordes de este material. y moverse a través de él sin resistencia eléctrica.

Debido a que los electrones se mueven de manera tan extraña en este material, el equipo de Alu predice que la geometría del cristal, aumentada al tamaño de Lego, también limitará el movimiento del sonido. En un experimento, el equipo descubrió que podían hacer que el sonido se emitiera en forma de huevo alargado o en ondas que giraban hacia afuera como las puntas de una honda.

Estas trayectorias acústicas ilustran paralelismos sorprendentes entre el sonido y los electrones y apuntan a formas más flexibles de controlar la propagación del sonido, lo que podría ser útil para las imágenes de ultrasonido o la tecnología acústica en la que se basan los teléfonos celulares para comunicarse con las torres de telefonía, dijo Alu. . Por ejemplo, Alu tiene crear un dispositivo con principios similares, que permite que el sonido se propague en una sola dirección. De esta forma, el dispositivo puede distinguir la señal transmitida de la señal inversa, lo que significa que puede permitir que la tecnología transmita y reciba señales con la misma frecuencia al mismo tiempo. Esto es diferente al sonar, que envía una onda acústica y tiene que esperar a que regrese el eco antes de hacer ping nuevamente en el medio.

Pero además de las aplicaciones, estos experimentos han cambiado la forma en que los científicos piensan sobre el sonido. No es solo algo que se puede disparar desde los tejados, susurrar al oído de alguien o incluso utilizar para mapear un entorno submarino. Esto se convierte en una herramienta precisa que los científicos pueden moldear, dirigir y manipular para sus necesidades.

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