Las ondas de luz y sonido son la base del transporte de energía y señal y son fundamentales para algunas de nuestras tecnologías más básicas, desde teléfonos celulares hasta motores. Sin embargo, los científicos aún tienen que idear un método que les permita almacenar una onda intactadurante un período de tiempo indefinido y luego dirigirlo hacia una ubicación deseada a pedido. Tal desarrollo facilitaría en gran medida la capacidad de manipular las olas para una variedad de usos deseados, incluida la recolección de energía, la computación cuántica, el monitoreo de integridad estructural, el almacenamiento de información,y más.
en un artículo recientemente publicado en Avances científicos , un grupo de investigadores dirigido por Andrea Alù, directora fundadora de Photonics Initiative en el Advanced Science Research Center ASRC en The Graduate Center, CUNY, y por Massimo Ruzzene, profesor de Ingeniería Aeronáutica en Georgia Tech, han demostrado experimentalmenteque es posible capturar y almacenar de manera eficiente una ola intacta y luego guiarla hacia una ubicación específica.
"Nuestro experimento demuestra que las formas no convencionales de excitación abren nuevas oportunidades para ganar control sobre la propagación y dispersión de las olas", dijo Alù. "Al adaptar cuidadosamente la dependencia del tiempo de la excitación, es posible engañar a la onda para que se almacene eficientemente enuna cavidad, y luego libérela a pedido en la dirección deseada "
Metodología
Para lograr su objetivo, los científicos tuvieron que idear una forma de cambiar la interacción básica entre las ondas y los materiales. Cuando una onda de luz o sonido golpea un obstáculo, se absorbe parcialmente o se refleja y se dispersa. El proceso de absorción implica la conversión inmediatade la onda en calor u otras formas de energía. Los materiales que no pueden absorber las ondas solo los reflejan y dispersan. El objetivo de los investigadores era encontrar una manera de imitar el proceso de absorción sin convertir la onda en otras formas de energía y almacenaren el material. Este concepto, introducido teóricamente hace dos años por el grupo ASRC, se conoce como absorción virtual coherente.
Para probar su teoría, los investigadores razonaron que necesitaban adaptar la evolución del tiempo de las ondas para que cuando entraran en contacto con materiales no absorbentes, no se reflejarían, dispersarían ni transmitirían. Esto evitaría la ondaincidiendo en la estructura para que no se escape, y quedaría atrapada eficientemente en el interior como si estuviera siendo absorbida. La ola almacenada podría liberarse a pedido.
Durante su experimento, los investigadores propagaron dos ondas mecánicas que viajaban en direcciones opuestas a lo largo de una barra de guía de ondas de acero al carbono que contenía una cavidad. Las variaciones de tiempo de cada onda se controlaron cuidadosamente para garantizar que la cavidad retendría toda la energía de impacto. Luego,Al detener la excitación o desafinar una de las ondas, pudieron controlar la liberación de la energía almacenada y enviarla a la dirección deseada a pedido.
"Si bien realizamos nuestro experimento de prueba de concepto utilizando ondas elásticas que viajan en un material sólido, nuestros hallazgos también son aplicables a las ondas de radio y la luz, ofreciendo perspectivas interesantes para la recolección eficiente de energía, la transferencia inalámbrica de energía, la fotónica de baja energía ycontrol generalmente mejorado sobre la propagación de las olas ", dijo Ruzzene.
Financiación de la investigación
Este estudio fue financiado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Simons.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de Investigación de Ciencias Avanzadas, GC / CUNY . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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