Desarrollan un método para dirigir el sonido en una sola dirección
Crédito: Xin Zou
Normalmente, la luz y las ondas sonoras se propagan de manera multidireccional. Esta característica es útil para la comunicación, pero en algunas aplicaciones técnicas, sería preferible que las ondas se desplazaran solo en una dirección para evitar reflexiones indeseadas.
Hace diez años, científicos ya habían logrado detener la propagación inversa de las ondas sonoras, pero esto también atenuaba su avance hacia adelante. Hoy, el equipo dirigido por Nicolas Noiray en ETH Zúrich, en colaboración con Romain Fleury del EPFL, ha desarrollado un método innovador para impedir que las ondas sonoras se propaguen hacia atrás, manteniendo al mismo tiempo su propagación hacia adelante.
Este avance se basa en el concepto de autooscilaciones, un fenómeno en el cual un sistema dinámico repite su comportamiento periódicamente. Nicolas Noiray, quien ha dedicado gran parte de su carrera al estudio de estos fenómenos, descubrió que estas oscilaciones podían utilizarse de manera controlada para permitir que las ondas sonoras se desplacen únicamente en una dirección sin pérdida de energía.
El dispositivo clave, un circulador, funciona gracias a una cavidad en forma de disco atravesada por un flujo de aire en espiral. Cuando el aire es soplado a una cierta velocidad, se genera un sonido silbante en la cavidad. Este silbido, sin embargo, es producido por una onda giratoria en lugar de una onda estacionaria.
Tras años de modelado teórico y desarrollo, los investigadores han conseguido demostrar experimentalmente que su enfoque funciona.
Cuando los investigadores enviaron una onda sonora de 800 Hertz por la primera guía de ondas del dispositivo (que cuenta con tres), esta onda pudo desplazarse a través del circulador y salir por la segunda guía de ondas. Sin embargo, esa misma onda no pudo continuar su camino hacia la tercera guía de ondas.
Este descubrimiento podría tener aplicaciones futuras mucho más allá de las simples ondas sonoras. De hecho, este método podría trasladarse a las ondas electromagnéticas, permitiendo así mejorar la gestión de microondas en sistemas de radar y desarrollar nuevos circuitos topológicos para las comunicaciones.