Igual que el rayo tractor de Star Trek o incluso, rizando algo más el rizo, la popular fuerza de Star Wars, aunque con muy poco de fantasía y mucho de ciencia detrás. Un grupo de investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities ha logrado desplazar objetos sin contacto, utilizar las manos ni ninguna otra herramienta convencional. Quizás suene a ciencia ficción, pero su secreto tiene poco que ver con el fascinante universo de Roddenberry. Lo que han usado son ondas de ultrasonidos.
Sus conclusiones las acaban de desgranarlas en Nature Communications.
Que podemos echar mano ondas de luz o sonido para manipular objetos no supone ninguna novedad. Los científicos ya lo habían comprobado antes, aunque con muestras de pequeño tamaño y ciertas peculiaridades, como manejarse en un orden de milímetros o nanómetros. Ahora el equipo de la Universidad de Minnesota ha querido ir un paso más allá y desarrollar un método que permite desplazar objetos de mayor tamaño. La clave vuelve a estar en la física, lejos de los reinos de fantasía: para ser más precisos reside en los principios de la física de metamateriales.
Mucho de ciencia, poco de ficción
“Hace tiempo que sabemos que las ondas, la luz y el sonido pueden manipular objetos. Lo que distingue nuestra investigación es que podemos manipular y atrapar objetos mucho más grandes si hacemos de su superficie una superficie de metamaterial o una ‘metasuperficie’”, explica Ognjen Ilic, autor principal del estudio y profesor en la Faculta de Ciencias e Ingeniería de Minnesota.
Para su experimento —como detalla Ilic— el equipo sacó partido de los metamateriales, materiales diseñados pensando en cómo responderán a las ondas de la luz o el sonido. Fue el patrón que recrearon sobre 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 sirve solo para alejar elementos, desplazándolos hacia adelante. Al más puro estilo de la USS Enterprise o del mismísimo Yoda, los investigadores lograron atraerlos hacia la fuente. Tirando de metáforas, la propia Universidad de Minnesota señala su similitud con el rayo tractor de Star Trek. No son los primeros en apuntar en esa línea: otros equipos antes han presumido de sus avances hacia un modelo similar.
Researchers have discovered a new method to move objects using ultrasound waves. The research was supported by @umn_mnri and the AFRL/AFOSR X Program. @AFResearchLab @UMNews #BasicResearch #Discovery #AFOSRBoldResearch #Metamaterials #Physics https://t.co/TO4sDJzNZm
— AFOSR (@AFOSR) December 10, 2022
"Mostramos que el límite intrínseco se puede romper para las ondas acústicas con superficies estructuradas por sublongitud de onda (metasuperficies), donde la fuerza se vuelve controlable mediante la disposición de las características de la superficie, independientemente de la forma y el tamaño generales del objeto", recoge el artículo de Nature, en el que se detalla cómo gracias a la metasuperficie se lograron "fenómenos de actuación complejos", como el guiado con una onda acústica o el haz tractor, en el que un objeto de metasuperficie es arrastrado por la onda.
“La manipulación sin contacto es un área candente de investigación en óptica y electromagnetismo, pero esta investigación propone un método que ofrece ventajas que otras técnicas pueden no tener”, señala Matthew Stein, otro de los autores del estudio. Su labor se ha planteado de hecho como una “demostración de concepto”, un capítulo enmarcado en una investigación aún mayor que quieren continuar con pruebas de frecuencias más altas de ondas y diversos materiales y tamaños.
“Creo que estamos trazando una nueva dirección y demostrando que, sin contacto física, podemos mover objetos. Y que ese movimiento puede controlarse simplemente programando lo que hay en la superficie del objetivo”, recalca Ilic: “Nos da un nuevo mecanismo para manejar cosas sin contacto”.
Su investigación cuenta con el respaldo del Instituto de Robótica de Minnesota y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea. Como resalta la propia universidad, más allá de la teoría su labor “abre la puerta” a la manipulación sin contacto en ciertas industrias, incluida la robótica, permitiendo que los dispositivos prescindan de una fuente de energía integrada para moverse.
Imagen de portada: Kanijoman (Flickr)
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