Los científicos movían objetos sin tocarlos: ¿recuerdan el rayo tractor de la nave espacial Star Trek?
A veces, las películas de ciencia ficción son presagios de un futuro no muy lejano. Constantemente vemos tecnologías que pasan de la pantalla a la vida cotidiana. Bien podría ser la realidad de un nuevo método que utiliza ondas de ultrasonido para mover objetos sin tocarlos.
A los más maduros seguro que les viene a la mente el rayo tractor visto en la USS Enterprise, o incluso la fuerza invisible de Darth Vader en la saga Star Wars. Sin embargo, más allá de la fantasía, lo que hay detrás es solo ciencia.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities logró mover objetos sin contacto con las manos o cualquier otra herramienta convencional. Puede sonar a ciencia ficción, pero su secreto poco tiene que ver con el fascinante universo de Roddenberry, el hombre que creó Star Trek, el Capitán James T. Kirk, Spock, entre muchos otros. De hecho, detrás de esta "magia" se encuentran las ondas de ultrasonido.
Sus hallazgos acaban de ser presentados en Nature Communications.
El hecho de que podamos usar ondas de luz o sonido para manipular objetos no es nada nuevo. Los científicos ya lo han probado antes, aunque con muestras pequeñas y ciertas particularidades, como la capacidad de manejar objetos del orden de milímetros o nanómetros.
Ahora, el equipo de la Universidad de Minnesota ha ido más allá y ha desarrollado un método que permite mover objetos más grandes. La clave vuelve a estar en la física, lejos de los reinos de la fantasía: para ser más precisos, se encuentra en los principios de la física metamaterial.
Sabemos desde hace mucho tiempo que las ondas, la luz y el sonido pueden manipular objetos. Lo que distingue a nuestra investigación es que podemos manipular y acorralar objetos mucho más grandes si hacemos de su superficie una superficie metamaterial o una 'metasuperficie'.
Explica Ognjen Ilic, autor principal del estudio y profesor de la Escuela de Ciencias e Ingeniería de Minnesota.
Como detalla Ilic, el equipo, en su prueba, aprovechó los metamateriales, materiales diseñados con la forma en que responderían a las ondas de luz o sonido. Fue el patrón que recrearon en la superficie del objeto de prueba lo que les permitió moverlo sin contacto.
Una de las peculiaridades más fascinantes de la técnica descrita por el equipo es que no solo empuja los elementos, sino que los hace avanzar. Al estilo del USS Enterprise o del propio Yoda, los investigadores pudieron llevarlos a la fuente.
Utilizando metáforas, la propia Universidad de Minnesota señala su similitud con el rayo tractor de Star Trek. No son los primeros en apuntar en esta dirección: otros equipos han presumido anteriormente de su avance hacia un modelo similar.
Los investigadores han descubierto un nuevo método para mover objetos usando ondas de ultrasonido. La investigación fue apoyada por @umn_mnri y el Programa AFRL/AFOSR X. @AFResearchLab @UMNoticias #Investigación básica #Descubrimiento #AFOSRBoldResearch #Metamateriales #Física https://t.co/TO4sDJzNZm
— AFOSR (@AFOSR) 10 de diciembre de 2022
Como informa el artículo en Nature:
Mostramos que el límite intrínseco se puede romper para las ondas acústicas con superficies estructuradas por debajo de la longitud de onda (metasuperficies), donde la fuerza se vuelve controlable mediante la disposición de las características de la superficie, independientemente de la forma general y el tamaño del objeto.
Este artículo de la revista científica detalla cómo la metasuperficie permitió "fenómenos de actuación complejos", como la dirección de ondas acústicas o el haz de deriva, donde la ola arrastra un objeto de metasuperficie.
La manipulación sin contacto es un área candente de investigación en óptica y electromagnética, pero esta investigación propone un método que ofrece ventajas que otras técnicas no pueden.
Matthew Stein, otro de los autores del estudio, mencionó.
El trabajo pretende, de hecho, ser una "prueba de concepto", un capítulo de una investigación aún mayor. El equipo continuará con pruebas de frecuencias de onda más altas y varios materiales y tamaños.
La investigación cuenta con el apoyo del Instituto de Robótica de Minnesota y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea. Como señala la propia universidad, más allá de la teoría, su trabajo "abre la puerta" a la manipulación sin contacto en ciertas industrias, incluida la robótica, al permitir que los dispositivos se muevan sin una fuente de alimentación incorporada.
