Crean un rayo tractor sónico que levanta pequeños objetos

Un equipo de investigadores de las universidades Pública de Navarra, Bristol y Sussex (Gran Bretaña), en colaboración con la empresa Ultrahaptics, ha construido el primer rayo tractor sónico del mundo que puede levantar y mover objetos mediante ondas sonoras de gran amplitud, que generan un holograma acústico.

El autor principal de este trabajo, publicado en la revista Nature Communications, es el ingeniero informático Asier Marzo Pérez, estudiante de doctorado en la institución navarra.

Los rayos tractores son, explica la nota de prensa de la Universidad de Sussex, rayos "misteriosos" que puede agarrar y levantar objetos. El concepto fue creado por los escritores de ciencia-ficción, pero ha llegado a fascinar a los científicos e ingenieros.

La técnica se podría desarrollar para una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, una línea de producción sonora podría transportar objetos delicados y ensamblarlos, todo ello sin contacto físico. O una versión en miniatura podría agarrar y transportar cápsulas de fármacos, instrumentos de microcirugía o coágulos a través de los tejidos vivos.

Sriram Subramanian, profesor de Informática en la Universidad de Sussex y co-fundador de Ultrahaptics, explica: "En nuestro dispositivo manipulamos objetos en el aire y aparentemente desafiamos la gravedad. Podemos controlar individualmente docenas de bafles para que nos den una solución óptima y generen un holograma acústico que puede manipular varios objetos en tiempo real, sin contacto ".

Los investigadores utilizaron un conjunto de 64 bafles en miniatura (accionados a 40 kilohercios con 15 voltios pico a pico; todo el sistema consume 9 vatios de potencia) para crear ondas de sonido agudas y de alta intensidad que hicieron levitar una cuenta esférica (de hasta 4 milímetros de diámetro) hecha de poliestireno expandido.

El rayo tractor funciona rodeando el objeto con un sonido de alta intensidad que crea un campo de fuerza que mantiene a los objetos en su sitio. Controlando cuidadosamente la salida de los altavoces, el objeto puede o bien ser mantenido en su lugar, moverse o girarse.

Asier Marzo recuerda, en la nota de prensa de la Universidad Pública de Navarra: "Fue una experiencia increíble la primera vez que vimos el objeto mantenerse en su lugar por el rayo tractor. El trabajo duro ha dado sus frutos. Ahora hay que seguir adelante desarrollando las aplicaciones que puedan ser de utilidad real para la sociedad”.

Bruce Drinkwater, profesor de Ultrasonidos en el departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Bristol, añade: "Todos sabemos que las ondas sonoras pueden tener un efecto físico. Pero aquí hemos conseguido controlar el sonido en un grado nunca antes alcanzado".

Tres campos

El equipo ha demostrado que tres formas diferentes de campos de fuerza acústicos trabajan como rayos tractores. El primero es un campo de fuerza acústica que se asemeja a un par de dedos o pinzas. El segundo es un vórtice acústico: los objetos quedan atrapados en el núcleo. Y el tercero se describe mejor como una jaula de alta intensidad que rodea a los objetos y los mantiene en su lugar desde todas las direcciones.

Los trabajos similares previos rodeaban el objeto con bafles, lo que limitaba la extensión del movimiento y restringía muchas aplicaciones. El año pasado, la Universidad de Dundee (Escocia) presentó un prototipo de rayo tractor, pero no sostuvieron objetos con el rayo.

El equipo está diseñando ahora diferentes variaciones de este sistema. Una versión más grande con un principio de funcionamiento diferente, que tiene como objetivo hacer levitar una pelota de fútbol a 10 metros de distancia; y una versión más pequeña, dirigida a la manipulación de partículas en el interior del cuerpo humano.

Referencia bibliográfica:

Asier Marzo, Sue Ann Seah, Bruce W. Drinkwater, Deepak Ranjan Sahoo, Benjamin Long, Sriram Subramanian: Holographic acoustic elements for manipulation of levitated objects. Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms9661.