Un nuevo metamaterial mejorará la calidad de la imagen por ultrasonidos

Todo el que ha pasado por una ecografía, incluidas las mujeres embarazadas, está familiarizado con la fuerza visual que tienen las imágenes, que, sin embargo, podrían ser más detalladas. Una de las limitaciones en la resolución de la imagen viene dictada por una ley fundamental de la física: el objeto más pequeño que se puede ver es del orden de la longitud de onda de la onda acústica que se utiliza en la técnica. En el régimen de ultrasonidos, por ejemplo, la frecuencia está típicamente entre uno y cinco megahercios, una frecuencia mucho más alta que la que el oído humano puede detectar, y que impone una resolución de alrededor de un milímetro.
En un artículo publicado en la revista Nature Physics, físicos de la Universidad de California en Berkeley y de dos instituciones españolas (Universidad Autónoma de Madrid e Instituto de Ciencias de Materiales de Aragón) han demostrado cómo capturar las ondas evanescentes que emergen de un objeto para poder reconstruir los detalles más pequeños del mismo. Las ondas evanescentes son vibraciones cerca del objeto que decaen en distancias muy cortas, a diferencia de las ondas propagantes que pueden viajar a largas distancias sin decaer.
"Con nuestro dispositivo podemos recoger y transmitir estas ondas evanescentes, que contienen una fracción sustancial de la información espacial sobre el objeto, y que normalmente se pierden cuando se forma la imagen. De esta forma tenemos una manera de aumentar enormemente la resolución de la imagen obtenida mediante ultrasonidos", ha comentado Jie Zhu, el investigador del grupo de Xiang Zhang en Berkeley, donde se desarrollaron los experimentos, que es el primer autor del trabajo.
El dispositivo capaz de capturar ondas evanescentes es un metamaterial agujereado, formado por 1.600 tubos huecos de cobre, insertados dentro de un cilindro de 6 centímetros de sección cuadrada y 16 centímetros de largo. Cuando este metamaterial se coloca cerca del objeto, es capaz de capturar las ondas evanescentes y hacerlas pasar por los agujeros de los tubos, transportándolas hasta la superficie de salida.
"Para la detección con ultrasonidos, la resolución es del orden de milímetros", comenta Francisco J. García Vidal, catedrático de la Universidad Autónoma y director del grupo teórico español del que surgió la idea de utilizar un metamaterial agujereado para mejorar la calidad de la imagen por ultrasonidos. "Con este dispositivo, la resolución está solo limitada por el tamaño de los agujeros y no por la longitud de onda".
Para su aplicación práctica, el metamaterial se podría montar al final de la sonda de ultrasonidos para aumentar la resolución de la imagen. Este dispositivo podría ser utilizado también para mejorar la resolución de los sónares así como para evaluaciones no destructivas en la industria aeronáutica.
**Publicado en "El Pais"