Laboratorio de Acústica Ultrasonora

El programa de investigación del grupo se sitúa dentro del contexto de la propagación lineal y no lineal y la interacción de ondas elásticas y acústicas con diferentes materiales : cerámicos, biológicos, cristalinos , compuestos, amorfos, solidos blandos ; estudiando en particular propiedades salientes respecto a esta interacción tales como la multidifusión, elasticidad , dispersión, viscosidad. Nuestro trabajo de investigación busca mantener un equilibrio entre física aplicada y física de carácter más fundamental, las sinergias que nacen continuamente entre ellas lo permiten. A veces el trabajo se vuelca más a las aplicaciones de las herramientas físicas que poseemos y a veces buscamos nuevas respuestas en la física de la materia condensada y en la física ondulatoria. Se conjugan aspectos básicos e interdisciplinarios con aplicaciones particularmente en medicina clínica y de terapia, biología, elasticidad de sólidos, medios granulares. Nuestro grupo ha realizado diversos aportes conceptuales, metodológicos y aplicaciones originales. Proponemos para la nueva etapa: La propagación de ondas en medios heterogéneos como los medios multidifusores es un tema de confluencia de numerosas disciplinas de la física: propagación de electrones en metales, ondas luminosas y elásticas, etc. Debemos resaltar que experimentalmente la utilización de transductores piezoeléctricos permite realizar una cartografía en amplitud y fase de todas las componentes espectrales del campo acústico difundido. Así los problemas de coherencia y reversibilidad de campos complejos a escalas milimétricas (frecuencias centrales de algunos MHz) en las cuales los parámetros experimentales son fácilmente controlables. Diferentes trabajos han puesto en evidencia la reversibilidad temporal en la propagación de ondas acústicas en medios multidifusores, destacándose la propiedad de focalización por inversión temporal. Nos proponemos estudiar las propiedades de estos medios (con dispersores, granulares) utilizando la inversión temporal de una onda impulsional que lo ilumina y la calidad de la focalización. Nos proponemos estudiar las propiedades de la propagación no lineal en un medio multidifusor y obtener información del comportamiento de un proceso de inversión temporal en este medio. Al considerar la propagación de una onda acústica no lineal en un medio con multidifusión estamos en presencia de dos fenómenos que compiten entre sí: la multidifusión hace que los caminos recorridos por la onda sean mayores, lo que beneficia los efectos acumulativos no lineales, sin embargo la energía es dispersada en el medio por efecto de la difusión múltiple lo que contrarresta el efecto no lineal. Nos proponemos un estudio de esta paradoja a la luz de la inversión temporal. Nos proponemos hacer un estudio teórico –experimental de la presión de radiación que se ejerce sobre un objeto en un medio viscoelástico blando. Prestaremos particular atención a los efectos de difracción de las ondas generadas en el medio y a la absorción en función de la frecuencia de la onda. Se generará experimentalmente presión de radiación acústica con diferentes modalidades: transductores confocales e helicoidales, Supersonic Shear Imaging. A partir de mediciones de velocidad de fase y atenuación ultrasónica se continuarán estudiando diferentes propiedades de sólidos en estado cristalino, policristalino, o amorfo, en un intervalo de temperaturas de 40 K a 300 K. En el período anterior hemos incursionado en la elasticidad de aleaciones de titanio con aplicaciones como biomaterial, como Ti–35Nb–7Zr–5Ta. Actualmente estamos desarrollando un trabajo en aleaciones de Zirconio en estado amorfo, en particular la aleación Zr-Cu-Al, con características elásticas particulares y alta resistencia a la corrosión. Los resultados previos obtenidos muestran que se puede evaluar el módulo elástico de cizalla y el coeficiente de absorción con técnicas implementadas en nuestro laboratorio: elastografía impulsional 1D, elastografía por inversión temporal, elastografía pasiva y por detección de ondas de superficie. Se continuará con estos trabajos aplicando estas diferentes técnicas para obtener las propiedades reológicas en solidos blandos {diferentes tejidos biológicos (hígado, músculos, piel, arterias, venas, corazón), geles, productos lácteos, carne}. Continuaremos además con el estudio de propiedades elásticas celulas por microscopía de fuerza atómica . A partir del banco de medidas de la dinámica arterial, único en la región, para evaluar la elasticidad y viscosidad de las paredes arteriales ex vivo y en tejidos artificiales arteriales nos proponemos: el estudio de la interacción flujo sanguíneo –pared arterial, en particular en bifurcaciones y la caracterización de comportamientos no lineales en la dinámica arterial, utilizando técnicas ultrasónicas, elastográficas y métodos espectrales de alta resolución.