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Hologramas acústicos feitos com som 3D

Hologramas acústicos feitos com som em 3D
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.

Hologramas acústicos feitos com som em 3D
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




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