Hologramas acústicos feitos com som 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/09/2016

O holograma acústico consegue criar uma onda estacionária na superfície da água - o barco pode surfar em círculos indefinidamente. [Imagem: Kai Melde / MPI for Intelligent Systems]

Hologramas de som

O som já pode ser estruturado em três dimensões.

Pesquisadores do Instituto Max Planck e da Universidade de Stuttgart desenvolveram uma técnica que gera hologramas acústicos.

Além de melhorar o diagnóstico de ultrassom e testes de materiais, os hologramas de som podem ser usados para mover e manipular partículas em meio líquido.

Hologramas ópticos e hologramas acústicos

Os bem conhecidos hologramas ópticos mostram imagens em 3D utilizando a informação de onde a luz refletida atinge sua intensidade máxima. Depois de se refletir em um objeto tridimensional, a fase da onda se desloca, o que dá informações sobre a estrutura espacial do objeto. É isto que dá aos hologramas sua aparência tridimensional característica.

Manipular a estrutura tridimensional das ondas acústicas até agora só era possível usando o que os físicos chamam de transdutor com controle de fase (phased array). É um conjunto de diversos alto-falantes posicionados lado a lado, que podem individualmente emitir sons com diferentes retardos de fase. A eletrônica necessária para controlar tudo, no entanto, é volumosa e cara.

"Nós agora podemos gerar som em 3D sem esta tecnologia complexa," disse Kai Melde, que teve o momento eureca que permitiu simplificar tudo.

Imagem da pomba da paz, de Picasso, criada com nanopartículas em um liquido manipuladas pelo holograma de som. [Imagem: Kai Melde / MPI for Intelligent Systems]

Como gerar o holograma de som

O holograma acústico faz seus desenhos gerando uma pressão sonora em micropartículas em suspensão em um líquido, fazendo-as seguir um padrão e formar a imagem.

Para isso, a equipe primeiro calcula as coordenadas e o quanto as ondas acústicas - mais especificamente, as suas fases - precisam se alterar para traduzir as linhas do desenho em uma área de maior pressão. O resultado é um mapa dos desvios de fase das ondas sonoras.

Com este mapa, a estrutura em relevo para gerar o holograma acústico é fabricada usando uma impressora 3D - a impressora aplica diferentes espessuras de material de acordo com o retardo de fase necessário para cada ponto.

"Há um grande interesse em usar a nossa invenção para gerar facilmente campos de ultrassom com formas complexas para diagnósticos e tratamentos médicos localizados," contou o professor Peer Fischer.

Bibliografia:

Holograms for acoustics
Kai Melde, Andrew G. Mark, Tian Qiu, Peer Fischer
Nature
Vol.: 537, 518-522
DOI: 10.1038/nature19755