Pesquisadores do Instituto de Materiais IMDEA da Espanha, em colaboração com a Universidade de Nanjing e a Universidade de Ciência e Tecnologia da Huazhong, desenvolveram um novo metamaterial acústico capaz de transmitir sinais sonoros complexos diretamente entre a água e o ar. Este avanço, relatado no artigo "Metamaterial de Alta Dimensionalidade e Multiplexação para Comunicação Acústica Total Transmídia", pode melhorar significativamente as tecnologias de comunicação subaquática e permitir novas aplicações, como monitoramento oceânico e imagem médica.
O som se propaga de maneira diferente na água e no ar devido às grandes diferenças em suas propriedades acústicas, como densidade e velocidade do som. Essa incompatibilidade faz com que a maioria das ondas sonoras seja refletida na interface água-ar, impedindo uma comunicação eficiente. Os sistemas modernos geralmente dependem de dispositivos intermediários, como bóias, que convertem sinais acústicos subaquáticos em sinais de rádio para retransmissão, mas o processo é caro, lento e suscetível a interferências eletromagnéticas.
Para superar essa limitação, os pesquisadores projetaram um metamaterial acústico de alta dimensionalidade e multiplexação (HDM) que atua como uma ponte passiva para ondas sonoras entre a água e o ar. Diferente dos materiais tradicionais, que geralmente só podem controlar um ou dois aspectos do som, a nova estrutura pode modular simultaneamente quatro dimensões-chave: amplitude, fase, frequência e momento angular orbital. A pesquisa foi publicada na revista *Materials Horizons*.
"Demonstramos que o metamaterial HDM proposto é capaz de modular passiva, compacta e eficientemente todas as dimensões das ondas sonoras transmídia água-ar, incluindo amplitude, fase, frequência e momento angular orbital", explicou o professor Johan Christensen do IMDEA Materials, um dos autores da publicação. "Graças a essa característica de alta dimensionalidade, este metamaterial pode retransmitir e demodular simultaneamente sinais multiplexados espaço-espectrais de um meio para outro, o que aumenta significativamente a capacidade do canal e a eficiência espectral."
Esse controle multidimensional aumenta a quantidade de informações que podem ser transmitidas, melhorando a capacidade do canal e a eficiência espectral. Nos experimentos, a equipe usou o metamaterial como um "meta-repetidor" passivo para transmitir imagens complexas de uma fonte subaquática para múltiplos receptores aéreos em tempo real. O sistema suportou quatro canais de comunicação independentes, alcançando uma taxa de erro de bits muito baixa, mantendo-se robusto contra ruído de fundo e flutuações na superfície da água.
Como a tecnologia usa apenas ondas sonoras, sem conversão para sinais de rádio, ela também pode oferecer maior segurança e confiabilidade. "Esta tecnologia baseada em metamateriais HDM abre um novo paradigma para o controle de ondas acústicas em sistemas transmídia complexos", disse o professor Christensen. "Além da comunicação subaquática e de operações mar-ar, ela tem implicações de longo alcance, desde casos específicos como imagens ultrassônicas transcranianas até sistemas de comunicação de próxima geração na emergente Internet de Todas as Coisas." "Também gostaria de destacar a excelente colaboração por trás desta pesquisa, especialmente com o professor Bin Liang da Universidade de Nanjing e sua equipe, que primeiro propuseram este estudo", concluiu o professor Christensen.
Detalhes da publicação: Autores: IMDEA Materials; Título: "Acoustic metamaterial can send complex signals directly between water and air"; Publicado em: *Materials Horizons* (2026).
