El primer holograma acústico reproduce la paloma de la paz de Picasso

Peer Fischer, líder del Grupo de Investigación en el Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes y profesor de la Universidad de Stuttgart, normalmente trabaja en micro y nano-robots. Su laboratorio también desarrolla los métodos de nanofabricación que se necesitan para desarrollar este tipo de pequeños dispositivos.

La holografía no era una de sus principales intereses. "Sin embargo, estábamos buscando una manera de mover grandes cantidades de micropartículas de forma simultánea para que pudieran ser reunidas en estructuras complejas más grandes", explica Fischer. Su equipo de investigación ha encontrado ahora un procedimiento de este tipo con la holografía acústica, que se describe en la edición de esta semana de Nature.

La manipulación de la estructura tridimensional de las ondas acústicas antes sólo era posible con lo que los físicos llaman un transductor de matriz en fase. Esto es un conjunto ensamblado de muchas fuentes acústicas posicionadas lado a lado que pueden emitir sonido individualmente con diferentes retardos de fase.

La electrónica de conducción necesaria, sin embargo, es voluminosa y costosa. "Ahora podemos generar sonido en 3D sin esta tecnología compleja", dice Kai Melde, que llevó a cabo los experimentos en el Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes como parte de su investigación.

Los investigadores produjeron por primera vez un holograma que genera la presión de sonido en forma de la paloma de la paz de Pablo Picasso. Las micropartículas suspendidas en un líquido siguen el patrón y forman la imagen. Para lograr esto, el equipo calcula primero dónde y cómo de fuertes son necesarias las ondas acústicas, o más específicamente sus fases, para traducir las líneas de la paloma en una zona de aumento de la presión de sonido. De esta manera, alcanzaron un mapa de los cambios de fase.

Sobre la base de este mapa, se fabricó el holograma acústico: usando una impresora 3D que crearon un repuesto de un plástico que transmite el sonido más rápido que el líquido circundante. La impresora aplica diferentes espesores de material en función del retardo de fase necesario.

Las ondas de ultrasonido transmitidas a través del holograma interfirieron detrás de la placa en relieve, de tal manera que la presión del sonido reprodujo la paloma de la paz de Picasso. Tan pronto como colocaron un recipiente lleno de agua y micropartículas en la región focal, las partículas fueron dispuestas rápidamente en la forma de la paloma.

Los hologramas acústicos crean aún más posibilidades para la manipulación de partículas que los investigadores tuvieron en cuenta inicialmente. Y aparte de la exposición de las partículas a las ondas acústicas, estos hologramas podrían utilizarse también con ultrasonido, por ejemplo, en la medicina y la prueba de materiales.