Físicamente, el sonido es sólo presión que se mueve a través de un medio. Si aprovechas esa presión correctamente, podrás empujar cosas usando nada más que sonido. Eso es exactamente lo que decidieron hacer los investigadores de Virginia Tech, excepto con un giro único. Desarrollaron un nuevo chip que utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para agarrar y manipular objetos diminutos (piense en partículas del tamaño de una mota de polvo). Básicamente, actúan como “agarradores invisibles”. Antes de esto, los científicos dependían principalmente de transductores interdigitales o IDT. El problema es que los IDT producen ondas rectas y planas, que son torpes.
Los investigadores describen la torpeza como intentar coger una pelota de ping pong con la mano plana. Puedes empujar la pelota alrededor de la mesa, claro, pero realmente no puedes agarrarla ni levantarla. Para solucionar este problema, el equipo diseñó una nueva configuración llamada Metamaterial interdigital en fase o PIM. Esta misma clase de materiales se utiliza para explicar cómo los aviones furtivos ocultan sus motores del radar enemigo.
PIM utiliza electrodos curvos en lugar de líneas rectas y torpes. La mejor manera de describirlo es como una lente para el sonido. Así como una lente de vidrio curvada desvía la luz hacia un punto focal, esas curvas desvían las ondas sonoras con extrema precisión. Básicamente, el sonido se convierte en un par de pinzas invisibles. Los investigadores pueden utilizar estas pinzas para dirigir las ondas y dirigir la energía exactamente hacia donde quieran. Lo mejor de todo es que todo esto ocurre íntegramente en un chip diminuto, por lo que no se requiere maquinaria pesada. Puede dirigirse al artículo de investigación completo sobre la Naturaleza para profundizar en las matemáticas, pero para todos los demás, los casos de uso reales de esto es donde se vuelve realmente interesante.
Por qué es importante la tecnología
Entonces, ¿por qué es importante mover motas de polvo en un chip? Bueno, basta con echar un vistazo a las posibles aplicaciones. Dado que las pinzas pueden manipular objetos delicados sin contacto físico, son perfectas para la medicina. El equipo sugiere que eventualmente podrían conducir a cirugías no invasivas en las que las ondas sonoras eliminan los coágulos de sangre o clasifican las células en una placa de Petri. Realiza eficazmente el trabajo de una centrífuga pero a una escala mucho menor.
Hay otro truco realmente interesante que la tecnología también puede realizar. Funciona como un “diodo” para el sonido. En electrónica, un diodo permite que la electricidad fluya en un solo sentido. De manera similar, esta nueva configuración dirige la información acústica hacia adelante mientras bloquea completamente cualquier cosa que intente regresar. Esto es crucial para mantener limpias las señales. Cuando pusieron esto a prueba, los resultados fueron innegables. Atraparon con éxito perlas microscópicas en patrones precisos e incluso alinearon diminutos nanotubos de carbono, una tarea que no es nada fácil. Más allá de los sólidos, crearon remolinos para mezclar líquidos con extrema precisión. Básicamente, les da a los científicos un nivel de control de fluidos que nunca antes habían tenido.
Ahora, todo lo que los investigadores necesitan es descubrir cómo manejar múltiples frecuencias a la vez y lidiar con la deriva térmica; básicamente, garantizar que el chip no se desafine a medida que se calienta. También están explorando cómo la tecnología podría mejorar los biosensores y el enfriamiento de semiconductores. Si los chips realmente funcionan como se anuncia, quién sabe, tal vez eventualmente puedan unirse a las filas de inventos tecnológicos que cambiaron la industria de la salud para siempre.
