Un nuevo dispositivo que permite oír como los gatos
Investigadores de la Universidad Case de la Reserva Occidental, ubicada en Cleveland (Ohio, EE. UU.), están creando un dispositivo para oír como los gatos que es diez billones de veces más pequeño que el tímpano humano.
El equipo está desarrollando este dispositivo, con forma de parche, que es muy fino y puede recibir y transmitir señales a través de un rango de frecuencia de radio mucho mayor de lo que los seres humanos podemos escuchar con nuestro oído y que, sin embargo, los felinos sí pueden captar.
Así, parece bastante probable que estos avances puedan contribuir a fabricar una próxima generación de dispositivos de comunicación y sensoriales de muy baja potencia que sean más pequeños y tengan mayores rangos de detección y ajuste, según han apuntado los investigadores.
“La detección y la comunicación son claves para un mundo comunicado”, explica Philip Feng, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y autor del artículo publicado en la revista Science Advances. “En las últimas décadas, hemos estado conectados con dispositivos y sistemas altamente miniaturizados, y hemos estado buscando tamaños cada vez más reducidos para esos dispositivos”, continúa.
El rango dinámico
El desafío es efectivamente esa miniaturización, y además conseguir un rango dinámico de detección más amplio para señales pequeñas, como sonido, vibración y ondas de radio. El rango dinámico es la diferencia de nivel de presión sonora que existe entre los sonidos más suaves y los más fuertes que podemos oír. Y ¿cuál es en el caso del oído humano? Porque, por ejemplo, normalmente no somos capaces de detectar el sonido del aleteo de una mariposa y hay otros, como el disparo de un arma de fuego, que no podemos soportar sin que nuestra salud se resienta (pueden llegar a dañar los mecanismos de protección del oído). Según apuntan estos investigadores, nuestros tímpanos, por lo común, tienen un rango dinámico de aproximadamente 60 a 100 decibelios en el rango de 10 Hz a 10 kHz, y nuestra capacidad auditiva disminuye rápidamente fuera de este rango de frecuencia. Animales como el gato o la ballena beluga, según explican, pueden tener rangos dinámicos comparables o incluso más amplios en bandas de frecuencia más altas.
“Al final, necesitamos transductores –dispositivos capaces de transformar o convertir una manifestación de energía de entrada en otra diferente a la salida– que puedan manejar señales sin perder ni comprometer la información tanto en el ‘techo de señal’ (el nivel más alto de una señal sin distorsión) como en el ‘nivel de ruido’ (el nivel más bajo detectable)”, subraya Feng.
Los parches vibratorios a nanoescala que han desarrollado Feng y sus compañeros están hechos de capas atómicas de cristales semiconductores con diámetros de solo una micra. Este trabajo no estaba orientado a dispositivos específicos actualmente en el mercado, según apuntan los investigadores, sino que se centró en elementos que son importantes para los transductores. Estos transductores podrían desarrollarse durante la próxima década, pero por ahora Feng y su equipo ya han demostrado la capacidad de sus componentes clave, los parches o resonadores de la capa atómica, en la escala más pequeña que se ha trabajado hasta el momento. Hasta ahora, ese rango solo lo habían alcanzado transductores mucho más grandes que operaban a frecuencias mucho más bajas, como el tímpano humano, por ejemplo.
