Metamaterial focaliza ondas de som como a lente de uma câmera

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/08/2012

O metamaterial pode expandir ou encolher o feixe de ondas acústicas com um perda de energia e distorção da onda mínimas.
[Imagem: Sz-Chin Steven Lin/Penn Stat]

Engenheiros projetaram um novo tipo de material artificial - um metamaterial - capaz de manipular uma ampla gama de ondas acústicas usando um único dispositivo muito simples.

O feito mereceu a capa da renomada revista Journal of Applied Physics.

A invenção irá beneficiar quase todas as aplicações sônicas e ultra-sônicas atuais, tais como exames médicos de ultra-som e testes ultra-sônicos não destrutivos.

Metamateriais sônicos

Metamateriais ópticos têm sido amplamente estudados para aplicações como mantos da invisibilidade e lentes perfeitas.

Embora ondas acústicas e ondas eletromagnéticas sejam muito diferentes, os princípios básicos dos metamateriais ópticos aplicam-se aos metamateriais acústicos.

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As estruturas artificiais, conhecidas como metamateriais, são criadas em padrões que curvam a onda acústica, direcionando-a para um ponto único.

Em seguida, a onda acústica é reorientada para formar um feixe que pode ser mais largo ou mais estreito, dependendo da direção de deslocamento.

Esquema do modificador de abertura sônico, formado por pinos de aço incorporados em uma matriz de epóxi.
[Imagem: Sz-Chin Steven Lin et al./JAPL]

O dispositivo - tecnicamente um modificador de abertura acústico - foi construído com cristais fonônicos com índice de refração variável, um nome pomposo para uma matriz de pinos de aço incorporados em epóxi, segundo um padrão cuidadosamente calculado.

Os obstáculos - os pinos de aço - diminuem a velocidade da onda acústica, fazendo-a compor feixes curvos.

Terapias ultra-sônicas

Segundo Sz-Chin Steven Lin, idealizador do novo dispositivo, embora outros tipos de metamateriais acústicos também possam concentrar ou desfocar um feixe acústico, o novo aparelho possui a vantagem de ser pequeno e ter uma elevada conservação de energia.

Hoje, cientistas e médicos precisam de vários transdutores de tamanhos diferentes para produzir ondas acústicas com aberturas diferentes.

É algo parecido a ter que trocar as lentes de uma câmera para mudar a abertura da lente.

Com este novo metamaterial acústico, a abertura desejada poderá ser facilmente obtida apenas alterando o modificador de abertura acústico ligado ao transdutor.

O dispositivo também deverá permitir o desenvolvimento de novas terapias ultra-sônicas de alta intensidade mais precisas e mais eficientes.

Essa técnica não-invasiva de calor pode ser usada no combate a uma variedade de cânceres e doenças neurológicas.

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