El patrón de metasuperficie convierte los emisores ultrasónicos en manipuladores de «rayo tractor» sin contacto
Investigadores de la Universidad de Minnesota han desarrollado una forma nueva y más eficiente de mover objetos sin tocarlos físicamente, utilizando un transmisor ultrasónico y un enfoque de metamaterial que creen que podría evolucionar para permitir su uso en la fabricación y otros proyectos de robótica.
«Hace tiempo que sabemos que las ondas, la luz y el sonido pueden manipular objetos. Lo que distingue a nuestra investigación es que podemos manipular y atrapar objetos mucho más grandes si hacemos que su superficie sea un metamaterial o una ‘metasuperficie'», dice Ognjen. Ilic, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica. «Cuando colocamos estos diminutos patrones en la superficie de los objetos, esencialmente podemos reflejar el sonido en cualquier dirección que queramos. Y al hacerlo, podemos controlar la fuerza acústica que actúa sobre un objeto».
En comparación con la tecnología de rayo tractor que se encuentra en la amada franquicia de ciencia ficción Star Trek, el sistema de manipulación sin contacto del equipo permite el movimiento bidireccional, no solo alejando objetos del transmisor, sino que también puede invertirlos y dispararlos de regreso al emisor El truco: patrones de sub-longitud de onda grabados en la superficie del objeto, que alteran sus interacciones con las ondas de sonido ultrasónicas del emisor.
“La manipulación sin contacto es un área candente de investigación en óptica y electromagnetismo, pero esta investigación proporciona un método alternativo de actuación sin contacto que ofrece beneficios que otros métodos pueden no tener”, dice el primer autor Matthew Stein. «Además, fuera de las aplicaciones que permite esta investigación, ¡expandir nuestro conocimiento de la física es algo muy emocionante de hacer en general!»
Las superficies grabadas permiten que los objetos sean «dirigidos» e incluso disparados a un transmisor. (📷: Stein y otros)
«En muchas áreas de la ciencia y la ingeniería, la robótica en particular, existe la necesidad de mover objetos, de transferir una señal en algún tipo de movimiento controlado», agrega Ilic. «A menudo, esto se hace a través de apegos físicos o al tener que llevar una fuente de energía para poder realizar una tarea. Creo que vamos en una nueva dirección aquí y demostramos que sin contacto físico podemos mover objetos y que el movimiento puede ser controlado simplemente programando lo que está en la superficie de ese objeto, dándonos un nuevo mecanismo para operar cosas sin contacto.
El trabajo del equipo ha sido publicado en acceso abierto en la revista Naturaleza Comunicación.
