Un altavoz podría convertirse en el “motor” de futuros robots microscópicos. Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) desarrollaron diminutas estructuras capaces de capturar ondas sonoras y transformarlas directamente en movimiento, sin necesidad de motores, engranajes ni sistemas magnéticos.
La tecnología, desarrollada en el laboratorio MICROBS y publicada en Science Advances, aprovecha un fenómeno físico conocido desde hace siglos: la resonancia de Helmholtz. Es el mismo efecto que aparece cuando alguien sopla sobre el cuello de una botella y consigue producir un tono determinado.
En aquel caso, el aire atrapado en el recipiente oscila a una frecuencia característica. Los investigadores descubrieron que, diseñando cuidadosamente pequeñas cavidades huecas, podían llevar ese mismo fenómeno un paso más allá y utilizarlo para generar una fuerza capaz de impulsar diminutos vehículos.
Una botella microscópica que convierte sonido en movimiento
La clave está en la geometría de las cavidades. Cuando reciben una onda sonora con la frecuencia adecuada, el aire contenido en su interior comienza a oscilar intensamente.
Durante ese proceso, parte del aire es expulsado por una pequeña abertura formando un chorro relativamente concentrado, mientras que el aire que vuelve a entrar lo hace de manera más dispersa. La asimetría entre ambos movimientos genera una fuerza neta que empuja la estructura.
De esta forma, el sonido no mueve el objeto simplemente golpeándolo desde afuera. Es el propio dispositivo el que captura y amplifica una frecuencia concreta para producir su propulsión.
Además, las estructuras pueden fabricarse utilizando distintos materiales, desde polímeros flexibles y plásticos de impresión 3D hasta vidrio, lo que abre la posibilidad de adaptar la tecnología a numerosas escalas y aplicaciones.
Pequeños barcos controlados cambiando únicamente la frecuencia
Para demostrar el funcionamiento, el equipo construyó pequeños barcos equipados con hasta tres resonadores diferentes.
Cada cavidad estaba diseñada para responder a una frecuencia específica y orientada de manera que generara empuje en una dirección determinada. Así, los científicos podían enviar diferentes tonos desde un altavoz y activar únicamente el resonador que necesitaban en cada momento.
Con solo modificar la frecuencia del sonido consiguieron que los dispositivos avanzaran, giraran, esquivaran obstáculos y siguieran recorridos programados.
La estrategia permite además controlar distintas funciones de un mismo robot utilizando una única fuente externa de sonido. En lugar de instalar motores independientes para cada movimiento, bastaría con construir resonadores capaces de reconocer frecuencias diferentes.
Los “microfliers” llevan la idea a una escala microscópica
El equipo fue todavía más lejos mediante técnicas de nanofabricación e impresión 3D, creando dispositivos voladores ultraligeros denominados microfliers.
En este caso utilizaron ultrasonidos, frecuencias demasiado elevadas para ser percibidas por el oído humano. Uno de los prototipos pesaba apenas 150 microgramos y empleaba tres cavidades microscópicas para generar un empuje vertical semejante al producido por un pequeño cohete.
Otro diseño incorporaba diminutas aspas. La energía acústica hacía girar el sistema a velocidades de hasta 13.000 revoluciones por minuto, generando sustentación de manera comparable a un helicóptero.
Robots más pequeños y sin motores convencionales
Una de las principales ventajas del sistema es precisamente todo lo que elimina. Estos dispositivos no necesitan baterías integradas, complejos engranajes ni actuadores magnéticos para producir determinados movimientos.
Los investigadores creen que en el futuro podrían integrar numerosos resonadores dentro de estructuras blandas y flexibles, ajustando cada cavidad a una frecuencia distinta. Con diferentes sonidos sería posible entonces hacer que distintas regiones de un robot se doblaran, vibraran o desplazaran de manera independiente.
La tecnología todavía se encuentra en una etapa experimental, pero plantea una forma especialmente sencilla de controlar máquinas diminutas a distancia. En lugar de intentar miniaturizar cada vez más los motores tradicionales, estos robots podrían utilizar algo que ya puede viajar fácilmente por el aire: el sonido.
