El Dr. Johan Christensen, líder del grupo de Metamateriales Mecánicos y Acústicos del instituto, IMDEA Materiales, es uno de los investigadores detrás de un estudio pionero que explora las propiedades topológicas de los metamateriales. 

Esta última investigación, Focusing micromechanical polaritons in topologically nontrivial hyperbolic metasurfaces, ha captado una atención significativa debido a su potencial para revolucionar la manipulación de ondas a través de características no triviales e inmunes a defectos inherentes a los metamateriales topológicos. 

Los metamateriales topológicos se distinguen por su protección topológica de los estados superficiales, lo que los diferencia de los materiales convencionales. En los ámbitos de la acústica y la elasticidad, estos estados superficiales se manifiestan como vibraciones localizadas en la interfaz entre el metamaterial y su entorno. 

A diferencia de las ondas sonoras típicas que se propagan a través del volumen del material, estos estados superficiales son extraordinariamente robustos, manteniendo sus propiedades incluso en medio de variaciones menores o imperfecciones en el material. 

El Dr. Christensen y su equipo han logrado un avance notable al estructurar las superficies de los metamateriales elásticos con pilares de tamaño micrométrico. 

“Este patrón meticuloso que hemos podido lograr en este último trabajo, incorpora simetrías específicas diseñadas para mejorar el rendimiento de los metamateriales”, explicó el Dr. Christensen. 

“Notablemente, pudimos utilizar tanto simetrías quirales como de espejo para reforzar la robustez de los estados topológicos”. 

La simetría quiral, caracterizada por la propiedad de objetos o moléculas que no pueden superponerse a su imagen especular, y la simetría de espejo, donde los objetos aparecen idénticos a sus reflejos, fueron ambas integrales en el diseño. 

“La disposición precisa de los pilares aseguró la presencia de estas simetrías, mejorando significativamente la naturaleza y la resiliencia de los estados topológicos”, añadió el Dr. Christensen. 

Junto al Dr. Christensen, los investigadores involucrados en la última publicación, que fue destacada como el artículo de portada en la última edición de la prestigiosa revista Advanced Materials, incluyen al Dr. Liyang Zheng de la Universidad Carlos III de Madrid y al Prof. Minghui Lu de la Universidad de Nanjing, China.  

La investigación demostró la capacidad de enfocar ultrasonido altamente dirigido a frecuencias terapéuticas de baja MHz. Este avance, facilitado por la combinación de simetría quiral y de espejo, logró un rendimiento altamente resiliente y robusto frente a imperfecciones de fabricación y desorden. 

La participación del Dr. Christensen subraya el compromiso de IMDEA Materiales de impulsar los límites de la ciencia de materiales, allanando el camino para aplicaciones innovadoras en la manipulación de ondas y avances potencialmente transformadores en varios campos tecnológicos. 

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