Nel campo dell'acustica, la sfida di dirigere il suono con la stessa precisione di un raggio di luce ha sempre affascinato ingegneri e scienziati. Ora, un team di ricercatori della Penn State University sembra aver compiuto un passo significativo verso questo obiettivo. Guidati dal professore di acustica Yun Jing, hanno sviluppato un sistema in grado di creare delle vere e proprie "enclavi uditive", zone circoscritte in cui il suono è percepibile solo da chi si trova in un punto esatto, lasciando nel silenzio le persone circostanti.
L'innovazione si basa sulla combinazione di due elementi chiave: gli ultrasuoni, frequenze sonore non udibili dall'orecchio umano, e delle speciali lenti acustiche chiamate metasuperfici. Queste ultime, realizzate con stampa 3D da Xiaoxing Xia del Lawrence Livermore National Lab, hanno il compito di curvare e dirigere i fasci di ultrasuoni lungo traiettorie precise.
Il segreto del sistema risiede nell'impiego di due altoparlanti a ultrasuoni, ciascuno dei quali emette un fascio a una frequenza leggermente diversa. Singolarmente, questi fasci sono impercettibili. Tuttavia, quando le lenti li guidano facendoli convergere in un unico punto dello spazio, la loro interazione non lineare genera un suono secondario che rientra nello spettro udibile dall'uomo.
"La persona che si trova in quel punto può sentire il suono, mentre chiunque si trovi nelle vicinanze no. Questo crea una barriera di privacy per l'ascolto privato", ha spiegato Jing. Il risultato è un'esperienza d'ascolto che potremmo definire come un paio di cuffie virtuali e invisibili.
Per verificare l'efficacia del loro prototipo, i ricercatori hanno condotto test rigorosi. "Abbiamo utilizzato un manichino simulato con testa e torso, dotato di microfoni all'interno delle orecchie per imitare ciò che un essere umano sente", ha raccontato Jia-Xin "Jay" Zhong, uno degli autori dello studio. Un terzo microfono è stato utilizzato per mappare l'area di intersezione dei fasci, confermando che il suono era udibile esclusivamente nel punto target.
Attualmente, la tecnologia funziona su una distanza di circa un metro, generando un volume di circa 60 decibel, paragonabile a quello di una normale conversazione. Uno dei punti di forza più notevoli è l'ampia gamma di frequenze supportata, che va da 125 Hz a 4 kHz, coprendo così la maggior parte del parlato e della musica. Nonostante le dimensioni compatte dell'intero apparato, circa 16 centimetri, il sistema si è dimostrato efficace anche in ambienti con riverbero.
Il team è fiducioso che, utilizzando ultrasuoni più potenti, sarà possibile estendere sia la portata sia il volume, aprendo la strada a innumerevoli applicazioni in spazi condivisi come uffici, aule o automobili.
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