Imaginemos un escenario hipotético donde dos individuos están agarrando una cuerda, cada uno sosteniendo un extremo. La persona A procede a sacudir la cuerda con un movimiento hacia arriba y hacia abajo, generando así una onda que se propaga y viaja hacia la persona B. Ahora, si la persona C, ubicada entre las personas A y B, realiza un movimiento ondulante de una frecuencia comparable a la de de la onda de la cuerda, ¿podría la onda redirigirse de nuevo a la persona A en lugar de llegar a la persona B? Inicialmente, esta situación parece inverosímil, ya que la persona C no interactúa físicamente con la cuerda sostenida por las personas A y B, lo que aparentemente desafía la posibilidad de lograr un reflejo de onda del 100 % similar al que se observa en un espejo perfecto. No obstante, este fenómeno encuentra explicación dentro del dominio de la física y se conoce como el «estado ligado en el continuo (BIC)».
El estudio de BIC ha abarcado diversas disciplinas, incluidas la mecánica cuántica, la óptica, los semiconductores y la nanoóptica. La utilización de este fenómeno facilita el confinamiento de partículas de luz, o fotones, evitando su propagación hacia adelante. Además, BIC promete el desarrollo de sensores altamente sensibles. Las investigaciones anteriores sobre BIC se han centrado predominantemente en contextos de microescala y nanoescala, mientras que las investigaciones que utilizan estructuras visibles para explicar este fenómeno han estado ausentes.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Junsuk Rho del Departamento de Ingeniería Mecánica y el Departamento de Ingeniería Química y los candidatos a doctorado Dongwoo Lee, Jeonghoon Park y Seokwoo Kim del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) demostró con éxito los estados ligados en el continuo mediante la utilización de una estructura de acoplamiento acustoelástica por primera vez. Los resultados de la investigación han sido publicados en Cartas de Mecánica Extremauna de las revistas más influyentes del mundo en el campo de la mecánica.
El equipo de investigación diseñó una configuración experimental destinada a verificar la existencia del fenómeno BIC a través de la interacción del sonido y la elasticidad. A partir de la fabricación de una barra elástica con forma de palo, el equipo procedió a inducir vibraciones en la barra elástica por medio de un vibrador. Posteriormente, la inyección de aire en un lugar predeterminado en la barra elástica generó un acoplamiento entre el sonido y la elasticidad.
En el experimento, cuando la frecuencia de la onda progresiva elástica se alineó estrechamente con la frecuencia de resonancia generada dentro de la cavidad acústica, se manifestó una fuerte interacción, lo que resultó en el reflejo completo de la onda elástica progresiva. En esencia, la onda elástica retrocedió en la dirección de la que procedía, quedando confinada indefinidamente dentro de un cierto espacio, similar al comportamiento observado cuando se encuentra con un espejo, a pesar de tener un amplio espacio para la propagación hacia adelante. Si bien muchos estudios han explorado la utilización de estados ligados en el continuo, esta investigación representa el primer caso de revelación del fenómeno BIC a través de la combinación de elasticidad y sonido.
El profesor Junsuk Rho enfatizó las implicaciones potenciales de los hallazgos: «Este estudio ilustra que las aplicaciones del acoplamiento acustoelástico se pueden expandir al enfoque de vibración y al almacenamiento de energía». Y agregó: «Los hallazgos de esta investigación son prometedores para diversas aplicaciones, incluido el desarrollo de filtros capaces de aislar selectivamente frecuencias específicas o el avance de metodologías de recolección de energía que convierten la energía cinética en energía eléctrica».
El estudio se realizó con el apoyo del Ministerio de Ciencia y TIC y la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
