Un nuevo descubrimiento permitiría la levitación de seres humanos

En 2015, la revista Nature Communications publicó un artículo en el que informaba de la construcción del primer rayo tractor sónico del mundo, capaz de levantar y mover objetos a través de ondas de sonido. Con estas ondas, se genera un holograma acústico que mueve los pequeños objetos.

Los rayos tractores son haces que pueden agarrar y levantar objetos. El descubrimiento del 2015 abrió la posibilidad de desarrollar una línea de producción sónica para transportar objetos y ensamblarlos, sin necesidad de tocarlos. Se pensó también en una aplicación médica con esta tecnología, como transportar cápsulas de medicamentos e incluso instrumentos quirúrgicos dentro de tejidos vivos.

Ahora, una nueva investigación amplía considerablemente este descubrimiento: ingenieros de la Universidad de Bristol han demostrado que es posible atrapar de forma estable objetos de una longitud superior a la longitud de onda de un rayo tractor acústico.

Este descubrimiento no sólo amplía la posibilidad de manipular cápsulas de medicamentos o instrumentos microquirúrgicos dentro del cuerpo humano, sino que también permitirá transportar sin contenedor objetos más grandes y delicados. Incluso podría conducir a la levitación de seres humanos, según se explica en un comunicado de la citada universidad.

Barrera derribada

La barrera que ha derribado este descubrimiento es la creencia de que los rayos de los tractores acústicos se limitaban fundamentalmente a la levitación de objetos pequeños.

Hasta ahora, todos los intentos de atrapar objetos más grandes que la longitud de onda sónica del tractor acústico habían sido inestables, ya que esos objetos más grandes giraban sin control, impidiendo su manipulación.

Esta inestabilidad se debe a que el campo de sonido giratorio transfiere parte de su movimiento giratorio a los objetos, lo que hace que orbiten más y más rápido hasta que son expulsados.

La nueva investigación,  publicada en Physical Review Letters, ha conseguido superar este obstáculo utilizando vórtices acústicos que fluctúan rápidamente. Los investigadores de Bristol descubrieron que la velocidad de rotación de los objetos puede controlarse con precisión cambiando rápidamente la dirección de torsión de los vórtices, lo que estabiliza el rayo tractor.

Luego aumentaron el tamaño del núcleo del rayo tractor, lo que permitió contener objetos más grandes. Trabajando con ondas ultrasónicas de un tono similar al que sólo los murciélagos pueden escuchar, los investigadores sostuvieron suspendida en el aire una esfera de poliestireno de casi dos centímetros en el rayo tractor.

Humanos, después

Esta esfera mide más de dos longitudes de la onda acústica generada por el rayo y es la más grande atrapada hasta ahora en un rayo tractor. La investigación sugiere que, en el futuro, objetos mucho más grandes podrían ser levitados también por este procedimiento.

Asier Marzo, autor principal del artículo, explica que los investigadores acústicos se han sentido frustrados por el límite de tamaño durante años, por lo que es satisfactorio encontrar una manera de superarlo. Cree que este hallazgo abre la puerta a muchas nuevas aplicaciones.

Mihai Caleap, investigador principal asociado, que desarrolló las simulaciones, concreta que en el futuro, con más potencia acústica, será posible sostener objetos aún más grandes, no descartando que pueda aplicarse a la levitación de seres humanos.

Bruce Drinkwater, quien supervisó el trabajo, agrega que los rayos de tractor acústico tienen un enorme potencial en muchas aplicaciones, ya que permitirán líneas de producción sin contacto donde se ensamblan objetos delicados sin necesidad de tocarlos.

Referencia

Acoustic virtual vortices with tunable orbital angular momentum for trapping of Mie particles. Phys. Rev. Lett.