data-sub-html=»Investigadores utilizan superficies torcidas para manipular ondas mecánicas, habilitando nuevas tecnologías para imagenología, electrónica y sensores. Crédito: Andrea Alù»>
alt=»Sonido torcido: Científicos descubren una nueva forma de controlar vibraciones mecánicas en metamateriales» title=»Investigadores utilizan superficies torcidas para manipular ondas mecánicas, habilitando nuevas tecnologías para imagenología, electrónica y sensores. Crédito: Andrea Alù»
width=»800″ height=»530″/>
Un equipo de científicos del Centro de Investigación Avanzada de Ciencias de la Ciudad Universitaria de Nueva York (CUNY ASRC) ha logrado un avance significativo en el control del sonido y las vibraciones mediante un concepto inspirado en la «twistrónica», originalmente desarrollado para la electrónica.
Su investigación, publicada en la revista PNAS, presenta «twistelastics», una técnica que utiliza pequeñas rotaciones entre capas de superficies diseñadas para manipular la forma en que viajan las ondas mecánicas.
El control del sonido y las vibraciones es crucial para tecnologías como la imagenología por ultrasonido, la microelectrónica y los sensores avanzados. Tradicionalmente, estos sistemas dependen de diseños fijos que limitan su flexibilidad. El nuevo enfoque permite a los ingenieros reconfigurar el comportamiento de las ondas al torcer dos capas de superficies diseñadas, ofreciendo una adaptabilidad sin precedentes.
Según Andrea Alù, profesor distinguido de Física en el CUNY Graduate Center y director fundador de la Iniciativa de Fotónica en el CUNY ASRC, «Nuestro trabajo muestra que al simplemente torcer estas dos capas, podemos lograr un control extremo sobre las ondas mecánicas. Esto abre la puerta a nuevas tecnologías para la detección, la comunicación y el procesamiento de señales».
Para alcanzar este avance, el equipo combinó teoría, simulaciones por ordenador y experimentos utilizando prototipos impresos en 3D para diseñar superficies especiales llamadas metasuperficies, que estaban patrones con pilares microscópicos.
Cuando se apilan dos metasuperficies idénticas y se rotan a diferentes ángulos entre sí, su estructura combinada cambia la forma en que se propagan las vibraciones, alternando entre diferentes topologías que gobiernan la dirección de las ondas. En un ángulo de rotación crítico, denominado «ángulo mágico», las ondas se vuelven altamente enfocadas y guiadas, lo que abre posibilidades para un procesamiento de señales más rápido y eficiente.
Perspectivas de Aplicación
La introducción de los twistelastics permitirá un mayor control sobre señales de banda ancha a través de un amplio rango de frecuencias, y facilitará la rápida adaptación del comportamiento de las ondas, mejorando la transmisión de información. Esta nueva técnica también ayudará en el diseño de sistemas con mayor resistencia a fallos debido a imperfecciones en la fabricación.
Los investigadores anticipan que su descubrimiento tendrá aplicaciones en imagenología médica, electrónica de consumo y microfluídica. Los twistelastics podrían eventualmente ser miniaturizados para dispositivos a escala de chip, revolucionando la forma en que manipulamos el sonido y las vibraciones en la tecnología cotidiana.
Más información: Transiciones topológicas de banda ancha en metasuperficies elastodinámicas torcidas, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2427049122
Proporcionado por CUNY Advanced Science Research Center
