En este tipo de estructuras, Las señales de sonido permanecen robustas e insensibles al ruido causado por impurezas y defectos en el material. En el marco de esta investigación, Los científicos han descubierto que el aislante topológico acústico podría actuar como una guía de ondas extremadamente robusta, capaz de irradiar sonido en un rayo muy estrecho hacia el campo lejano. Este rayo acústico enfocado podría ser extremadamente importante para aplicaciones tales como pruebas no destructivas por ultrasonido o en ecografías de diagnóstico en medicina y biología. como lo señalaron los investigadores.

En un articulo publicado recientemente en la revista Física de las comunicaciones junto con físicos de la Universidad de Nanjing (China) y la Universidad de Stanford (EE. UU.), Los científicos han revisado los estudios más recientes sobre el desarrollo de este tema relacionado con la física cuántica. Esta área de investigación está a la vanguardia de la física y ganó el Premio Nobel de Física 2016. Los científicos que llevaron a cabo este estudio querían ver si el fenómeno de los aislantes topológicos, utilizado tradicionalmente en física cuántica para controlar señales eléctricas, podría tener un efecto equivalente usando ondas sonoras.

"La idea era utilizar un concepto tan exótico que pudiera producir posibilidades completamente nuevas para los transductores acústicos, sensores y guías de ondas. Es más, desde una perspectiva más física, significaría que ciertos efectos en física cuántica tienen un equivalente en la física clásica de ondas sonoras ", comenta uno de los autores del estudio, Johan Christensen, del Departamento de Física de la UC3M.

Para esto, los investigadores querían emular el llamado "efecto valle-Hall", utilizado para investigar la conducción eléctrica en diferentes materiales conductores y semiconductores. Este efecto significa que el campo magnético tiende a separar las cargas positivas de las negativas en direcciones opuestas, por lo que los "valles" son máximos y mínimos de energía electrónica en un sólido cristalino. El equilibrio se restablece cuando la fuerza aplicada por el campo eléctrico generado por la distribución de cargas se opone a la fuerza aplicada por el campo magnético. Con el objetivo de emular una versión acústica de este efecto Valley-Hall, los investigadores crearon un cristal macroscópico artificial inspirado en el tejido de cestas japonesas conocidas como "kagome, "Sustituyendo el bambú por pequeños cilindros de resina epoxi. El funcionamiento de este cristal fue explicado el año pasado en varios artículos publicados por Johan Christensen en las revistas científicas Materiales avanzados y Cartas de revisión física .

"Curiosamente, Los estados topológicos acústicos relacionados con el efecto valle-Hall muestran un vórtice circulante que, para nuestra sorpresa, ha producido propiedades acústicas inesperadas y sin precedentes ", explica Johan Christensen. "Nuestro cristal de Kagome mostró una resistencia increíble contra defectos pronunciados, curvas y giros al guiar el sonido sobre la superficie o interfaz del cristal ".