Som em “mão única”

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[ Traduzido de: One Way Sound ]

Um novo material permitirá um melhor imageamento por ultrassom.

19 de novembro de 2010

Por Phillip F. Schewe
Inside Science News Service

Baby Ultrasound

Imagem ampliada

A redução da interferência entre as ondas pode melhorar a qualidade das ultrassonografias.

Crédito: Biagio Azzarell via flickr

WASHINGTON (ISNS) — A grande maioria das vias terrestres permitem o fluxo de veículos em ambas as direções. No entanto, em certas circunstâncias, tais como as ruas congestionadas de uma cidade, faz mais sentido limitar o tráfego em apenas uma direção. Com a eletricidade também acontece ser necessário “retificar” a corrente – ou seja, fazer com que os elétrons se movam em apenas uma direção – usando um dispositivo chamado diodo. Uma corrente elétrica em “mão única” é conveniente porque permite, por exemplo, ligar e desligar transistores, além de outras coisas.

Fazer com que ondas de som se movam em apenas uma direção já é mais difícil por causa da maneira pela qual as ondas de som se movem através de um material. Ondas sonoras consistem de perturbações do tipo empurra-puxa que primeiro comprimem átomos ou moléculas – estejam elas em um meio sólido ou em um meio gasoso como o ar – e depois os deixam descomprimir. Essa perturbação atua ao longo da direção de propagação do som.

Agora, pela primeira vez, cientistas da Universidade de Nanjing na China conseguiram, finalmente, criar um retificador de som. O retificador acústico funciona sobre as ondas sonoras que passam através de um meio aquoso e se compõe de duas peças diferentes.

A primeira delas é um material especial – um líquido cheio de bolhas microscópicas – no qual as ondas sonoras que entram em uma determinada frequência (pulsações por segundo) saem dele com uma frequência que é o dobro da original. A segunda consiste de um dispositivo em camadas que alterna finas fatias de vidro e água que funcionam como um filtro, permitindo a passagem das ondas sonoras com a frequência dobrada, mas não as ondas sonoras originais. 

Se fizermos meia-volta com o dispositivo, as ondas sonoras com a frequência original não passam mais pelo filtro. Com efeito, a combinação da parte que duplica a frequência com a parte filtrante funciona como um “diodo” para ondas sonoras.

Mas para que podem servir retificadores acústicos? Afinal, quando uma banda toca uma música, um ouvinte quer que o som esteja livre para ir e vir, já que diversos efeitos musicais dependem de se ouvir simultaneamente as ondas sonoras iniciais e as refletidas. 

Mas música é uma coisa e imageamento é outra.

No imageamento por ultrassom – o processo mais usado para imagear um feto – as ondas sonoras são enviadas para dentro do corpo. As ondas refletidas retornam ao instrumento imageador e os sensores que o circundam, formando a imagem exibida na tela. No entanto, algumas ondas refletidas sofrem a interferência das ondas emitidas, o que diminui a clareza e a definição da imagem. Se conseguirmos impedir que as ondas refletidas atinjam a fonte do ultrassom, conseguiremos obter imagens claras e precisas.

“Esse dispositivo permite a manipulação da energia acústica de forma a criar espelhos unidirecionais para evitar que as fontes de ultrassom sofram interferência das ondas refletidas”, declara Jianchun Cheng, um dos pesquisadores de Nanjing. “Ele também pode ser usado como uma barreira sônica para bloquear o ruído ambiente em apenas uma direção”.

Cheng e seus colegas publicaram os detalhes de seu retificador acústico na edição de 24 de outubro de Nature Materials.

Xiang Zhang, um expert em manipulação de ondas sonoras que não esteve envolvido com o trabalho feito em Nanjing, afirmou que o trabalho é “um passo significativo na demonstração do conceito de um diodo acústico com o uso de bolhas em suspensão. Com algum refinamento na engenharia, esse espelho acústico unidirecional pode ter aplicações interessantes em terapias e imageamento de alta definição por ultrassonografia, ao repelir as ondas refletidas”.   

Zhang, um destacado cientista e engenheiro na Universidade da California em Berkeley, publicou seu próprio artigo na edição de 8 de novembro de Nature Physics, sobre como aumentar a definição do imageamento acústico com o emprego de metamateriais perfurados em um padrão de colméia. Normalmente a definição de uma imagem não pode ser melhor do que um pouco mais do que a frequência das ondas usadas para formar a imagem. Porém o dispositivo acústico de Zhang, desenvolvido em conjunto com Francisco Garcia-Vidal da Universidad Autonoma de Madrid na Espanha, a resolução da imagem é cerca de 50 vezes mais fina do que o tamanho das ondas incidentes.


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Discussão - 1 comentário

  1. zymed disse:

    Cada vez melhor!

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