Un equipo de investigadores de la ETH Zurich y la Escuela Politécnica Federal de Lausana ha creado un dispositivo capaz de guiar ondas sonoras en una sola dirección, según un estudio publicado en Nature Communications. 

Este avance abre nuevas posibilidades para el diseño de futuras tecnologías de comunicación y podría tener aplicaciones tanto en el manejo del sonido como en las ondas electromagnéticas. 

El ingenio 

El dispositivo, similar a un círculo donde solo uno de los interlocutores puede escuchar, está compuesto por una cavidad circular con tres puertos equidistantes, los cuales pueden enviar o recibir sonido. 

En su estado inactivo, las ondas sonoras emitidas desde el puerto 1 son recibidas por los puertos 2 y 3 con la misma intensidad, generando un eco de regreso al puerto 1. Sin embargo, cuando el sistema está activo, el puerto 1 solo puede ser escuchado por el puerto 2, mientras que el puerto 3 queda completamente aislado del sonido.

La clave de este mecanismo radica en hacer circular aire a una velocidad y fuerza específicas dentro de la cavidad. Este flujo de aire sincroniza las ondas sonoras en un patrón repetitivo, guiando su propagación en una única dirección y, además, fortaleciendo las oscilaciones para evitar que se disipen. 

Los investigadores comparan este fenómeno con una «rotonda para el sonido», en la que las ondas sonoras se mueven de manera controlada sin dispersarse. 

La novedad

Este avance se inspira en trabajos anteriores, como el realizado en 2014 por investigadores de la Universidad de Texas en Austin, quienes desarrollaron un «circulador acústico» que también lograba la propagación unidireccional del sonido. 

Sin embargo, en ese caso, las ondas sonoras perdían energía a medida que viajaban, lo que limitaba su efectividad. El equipo suizo se propuso superar este obstáculo.

El nuevo dispositivo utiliza un flujo de aire que genera oscilaciones autosostenidas en la presión acústica dentro de la cavidad. Al ajustar estas oscilaciones a la frecuencia de las ondas sonoras entrantes, no solo se evita la pérdida de energía, sino que las ondas pueden ganar intensidad mientras se desplazan. 

En sus pruebas, los científicos lograron que las ondas sonoras alcanzaran el puerto 2 con mayor fuerza que al inicio, mientras que no se detectó ningún sonido en el puerto 3. 

Usos 

Lo irónico de este avance es que la idea de usar oscilaciones para fortalecer las ondas sonoras surgió de investigaciones orientadas a reducirlas, ya que en algunos sistemas, como los motores de aviones, las oscilaciones pueden ser perjudiciales. Sin embargo, el investigador principal, Nicolas Noiray, vio el potencial de aprovecharlas para este propósito.

El equipo suizo afirma que su dispositivo no solo servirá para estudiar la propagación y manipulación de las ondas sonoras, sino que también podría aplicarse al control de ondas electromagnéticas, mejorando sistemas de radar y telecomunicaciones.