Durante los últimos años los investigadores han desarrollado varios tipos de materiales capaces de desviar la luz de formas que parecen desafiar las leyes de la física, creando las así denominadas superlentes, utilizadas para la creación de imágenes ópticas de alta resolución así como para capas de invisibilidad. Ahora, un grupo de investigadores acaba de demostrar que este mismo tipo de imágenes y capas se pueden crear con sonido en vez de con luz. Gracias al primer metamaterial acústico jamás producido, los investigadores lograron enfocar ondas de ultrasonido. Esto representa un gran paso adelante en la creación de imágenes ultrasónicas de alta resolución y dispositivos de camuflaje capaces de esconder a los barcos de los sónares.

Las lentes acústicas se pueden fabricar para enfocar el sonido de la misma manera que las lentes de un microscopio enfocan la luz. Sin embargo, la capacidad de los físicos para trabajar con ambos tipos de ondas se ve limitada por un efecto de dispersión denominado defracción. Mediante el uso de lentes convencionales, no es posible enfocar las ondas de luz o de sonido en un punto más pequeño en tamaño que la mitad de la longitud de onda de la luz. Para poder solventar estas limitaciones, la lente debe ser refractante o, literalmente, ser capaz de desviar la luz al revés. Ningún material natural tiene un índice de refracción negativo. Sin embargo algunos materiales diseñados en laboratorio, llamados metamateriales, sí poseen esta capacidad. Las mismas herramientas que se utilizan para crear materiales capaces de enfocar las ondas de luz o de sonido más allá de los límites de la defracción, y que permiten la creación de imágenes de alta resolución, también pueden usarse para crear materiales que logren el efecto contrario, camuflando un objeto haciendo que la luz se desvíe y pase alrededor de él.

Los teóricos han estado trabajando durante años en la creación de materiales que desvíen las ondas de sonido y las devuelvan a su origen. Nicholas Fang, profesor asistente de ciencia mecánica e ingeniería de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, acaba de fabricar un metamaterial que cumple estas condiciones. Este dispositivo creado por el equipo de Fang, capaz de enfocar el sonido, consiste en una serie de cavidades resonantes de aluminio y de cuello estrecho cuyas dimensiones están diseñadas para que interactúen con las ondas de ultrasonido. Las cavidades están rellenas de agua. Fang las compara con una serie de instrumentos de viento, como los tubos de un órgano. Cuando las ondas de ultrasonido se desplazan a través de ellas, las cavidades resuenan y hacen que el sonido se enfoque. Las cavidades “trabajan en conjunto para refractar el sonido,” afirma Fang.

“Esto supone un gran paso adelante dentro de los metamateriales acústicos,” afirma Steven Cummer, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Duke. Cummer estuvo involucrado en el desarrollo del primer dispositivo de camuflaje óptico. “Es una buena confirmación experimental de que las ideas pertenecientes al campo del electromagnetismo se pueden extender al campo acústico,” afirma. “No fue fácil hallar el modo de llevar a cabo todo esto de forma experimental.”

Este sistema de ultrasonido, descrito es la revista Physical Review Letters, aún no ha sido capaz de batir los límites de la defracción. Sin embargo, los investigadores esperan que Fang sea capaz de batirlo pronto. “Estoy seguro de que no tendremos que esperar demasiado,” afirma John Pendry, profesor de física de estado sólido teórica en el Imperial College London, y que diseño el material utilizado por los investigadores de Duke para crear la primera capa de invisibilidad.

“Este material para el enfoque acústico de las sublongitudes de onda se podría utilizar en una gran número de importantes aplicaciones,” afirma Pendry. La primera aplicación de los metamateriales acústicos sería probablemente la creación de imágenes clínicas por ultrasonido de alta resolución, afirma Fang. “Se podría lograr una imagen más definida sin tener que aplicar más energía a los tejidos.” Sin embargo, advierte que estas aplicaciones aún quedan muy lejos. “Ya hemos logrado poder enfocar, pero aún no podemos generar imágenes,” señala Fang.