Este documento resume las investigaciones realizadas en el Dritte Physikalische Institut de la Universidad de Göttingen en Alemania en diversas áreas de la física aplicada, incluyendo acústica de salas, habla y audición, control de ruido, propagación de sonido a través de fluidos, y sonido subacuático. El instituto ha realizado investigaciones fundamentales y aplicadas en estas áreas desde su fundación en 1947, con contribuciones importantes al entendimiento y diseño de salas de conciertos, desarrollo de tecnolog

1. FÍSICA APLICADA DE LA "DRITTE"
INTERACCIÓN FRUCTÍFERA DE UNA AMPLIA GAMA DE INTERESES
Física Aplicada de la "Dritte" interacción fructífera de una amplia gama de intereses
Manfred R. Schroeder, Dieter Guicking, y Udo Kaatze Drittes Physikalisches Institut,
Georg-August-Universität Göttingen, Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen, Alemania
1 Antecedentes históricos
A finalesdel siglo19 el conocidomatemáticoGöttingenFélix Kleinpropusopromoverlabúsqueda
de cienciasaplicadasenlasuniversidadesalemanas.Fue animadoeneste esfuerzoporunavisitaa
la ExposiciónUniversal de Chicago1893 como un representante oficial del KaiserWilhelmII - y las
subsiguientes visitas a varias universidades de Estados Unidos, que tenía una fuerte tradición de
fomentar las ciencias aplicadas e ingeniería. Pero el disparo de Klein contar con la Technische
Hochschule Hannover - por no hablar de cualquier universidad - en su empeño fracasó
rotundamente. En 1898 él tuvo éxito, con el apoyo de la industria alemana (Böttinger), para
establecer un für Angewandte Elektrizität Institut y un für Angewandte Mathematik Institut und
MechanikenGöttingen,este últimose convirtióenel hogarde tanfamosaaero -dynamicistscomo
Ludwig Prandtl y Theodor von K'arm'an.
En mayo de 1947 estos institutos se transformaron en la Dritte Physikalische Institut bajo la
dirección de Erwin Meyer, que había sido profesor en la Technische Hochschule de Berlín-
Charlottenburg y, al mismo tiempo, jefe del departamento de acústica y mecánica en la Heinrich-
Hertz-Institut,Berlín.ConMeyer,acústicade lasaladeconciertos,incluyendolaacústicadel pasillo,
sonido bajo el agua, y la acústica en general, así como las microondas llegaron a Göttingen.
2 Acústica de salas
Göttingen se distinguió no sólo en la investigación fundamental en la acústica de la sala, sino
también por las aplicaciones prácticas y consultoría acústica. El Institut se hizo pronto conocido a
travésde variosproyectosde gran éxito:laBeethovenhalleenBonn[1],el Liederhalle[2] yel salón
de plenosdel Parlamentode Baden-Württemberg,enStuttgart[3],yel JahrhunderthalleenHochst
[4].Especialmentenotablefue laingeniosautilizaciónde losmedioselectroacústicosque utilizanla
Haas-Effekt.De hecho,el Institutose hizomuyconocidaanivelinternacional poreldescubrimiento,
estimulado por Meyer, de la Haas-Effekt de Helmut Haas en 1951 [5]. Esta característica de la
percepciónauditivahumanadice que inclusounamplificada - sonidoperoadecuadamente retraso
no afectará a la direcciónpercibidade lafuente de sonido.El nombre de Haas efectofue sugerido
por Richard Perno del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Prontose convirtió en la base de
las instalaciones electroacústicas (utilizando las instalaciones de altavoces suave)
"Leisesprecheranlagen" [6].

2. la difusióndel sonidoensalaspequeñasygrandes,estudiosde radio,asícomo salasde conciertos,
fue investigado por Rolf Thiele, cuyosresultados se hicieron visiblespor un "Schalligel" ( "erizo de
sonido") dando las diferentes intensidades de sonido en diferentes direcciones espaciales [7] .
Meyer y Thiele también introdujo el concepto de "Deutlichkeit" (definición), la energía del sonido
enlosprimeros50 milisegundosde larespuestaal impulso[8].Engeneral,hubouninterésmundial
para complementar el tiempo de reverberación y otros parámetros físicos para caracterizar la
calidadacústicade losespaciosde actuación.Unode estoscriterios,favorecidaaprincipiosde1950,
fue el llamado"frequencyirregularity"de latransmisiónde sonidoentre lafuente(enel escenario)
ylosoídosde unoyente.LosresultadosexperimentalesobtenidosporHeinrichKuttruffyRolf Thiele
[9] enel Herkulessaal enMunich(yotrassalasde conciertos) mostraronque el númerode máximos
de la respuestade frecuencianose corresponde conel númerode modosnormales(resonancias) -
según lo postulado por una La teoría defectuosa de Bolt - pero en realidad era más de mil veces
menos.Este sorprendente resultadose explicaporuna teoría estadísticade ManfredSchroeder,a
continuación,unpost-docenel instituto[10].Esta teoría demostróque larespuestade frecuencia
(presión de sonido y la fase como función de la frecuencia) es, aproximadamente, un proceso
gaussiano complejo. Como resultado, la distancia media entre máximos por encima de una
frecuencia crítica ( "frecuencia de Schroeder") está totalmente determinado por el (recíproco)
tiempode reverberación - porlo tanto no produciendo el codiciado nuevo parámetro de calidad.
Al lado de las mediciones en las habitaciones reales,tambiénse estudiaron los modelos a escala.
Tras la inclinación de Meyer para considerar las ondas sonoras y las ondas electromagnéticas de
formasimultánea,tambiénse incluyeron modelosde microondas.Schroederpodríamostrarque la
distribución de las frecuencias y las excitaciones de los modos electromagnéticos normales en
cavidades metálicas fueron altamente irregular - incluso para muy pequeñas desviaciones de la
simetríade un espacioperfectamente rectangular,tal comoun cubo [11]. Por lotanto, para todos
los propósitos prácticos en acústica de la sala, los modos normales (resonancias) pueden
considerarse completamente al azar.
Investigacionesfundamentales,comoenlapercepciónde "ecos",tambiénse llevaronacabo. Para
este propósito, el ático de la "casa blanca" en la Burgerstrasse se convirtió en un espacio
improvisado "anecoica". Más tarde, un gran Reflexionsfreier Raum ( "sala de espacio libre") se
construyó, que - único en el mundo - también fue diseñado para ser casi libre de reflexiones de
microondas para facilitar las mediciones en el espacio libre con ondas electromagnéticas [12].
También una gran sala de reverberación ( "Hallraum") fue construido que, de nuevo, era
reverberante para ambas ondas sonoras y las ondas electromagnéticas [13].
En 1963, Meyer y Kuttruff estudiaron las propiedades de reflexión del techo de la Filarmónica de
Nueva York por medio de un modelo a escala que conduce a una explicación de la deficiencia de
bajafrecuenciaobservadaenlasalareal [14].A principiosde ladécadade 1970, enungran estudio
de la calidad de sala de conciertos, Dieter Gottlob, Manfred Schroeder, y KarlFriedrich Siebrasse -
sobre labase de medicionesen22salasde conciertosenEuropa- mostraronque lafaltade reflejos
lateralesprimerosenmuchassalasmodernasconbajatechosyampliaplanta(enformadeabanico)
fue el principal culpable [15].Paracontrarrestaresta deficiencia,Schroederconcebido,después de

3. 1975, lasestructurasde difusiónde sonido( "redesde fase de reflexión") basados enlosprincipios
de la teoría de números [16], que han encontrado una amplia aceptación en la acústica de la sala.
Al mismo tiempo, Schroeder propuso un nuevo método para medir con precisión los tiempos de
reverberación por "integración hacia atrás" de él (al cuadrado) de respuesta de impulso de una
habitaciónusandolasdenominadassecuenciasde longitudmáximaconstruidasapartirde lateoría
de los campos de números finitos [17]. La tradición habitación-acústica del instituto sigue vivoen
las consultoras acústicas de antiguos alumnos (Akustikb¨uro Göttingen).
3 habla y la audición
Cuando Manfred Schroeder, que había trabajado en Bell Telephone Laboratories desde 1954,
sucedió a Erwin Meyer como director, algunas de las investigacionesdel habla perseguidoen Bell
fue transplantadaaGöttingenen1969.Gran parte de lainvestigacióndiscursoenGöttingenimplicó
la aplicaciónde métodosde mediciónde lafísicaenel procesode hablahumana.El trabajo incluyó
la síntesis de voz [18,19], la prosodia [20], el habla y el reconocimiento del hablante [21,22], los
parámetros vocales del tracto-altavoz específico [23] y utiliza métodos matemáticos avanzados,
tales como las redes neuronales y oculto de Markov procesos.
Se realizaron mediciones de impedancia de los labios y la glotis [24]. Otro de los objetivos era la
deducciónde lafunciónde áreayde losparámetrosarticulatoriosde datosacústicos,comolaseñal
de voz [25,26], desde el labio fotografía y radiografías.
La fertilizacióncruzadaentre el hablay la audicióninvestigaciónse ejemplificaconla investigación
de los procesadores de cóctel-partidopor H. W. Strube et al. [27]. También se aplicó el filtrado de
la modulación de frecuencia [28]. Por razones fundamentales, y en vista de la importancia de la
audiciónhumanaparala codificaciónadecuadade señalesde vozyde lamúsica,se llevaronacabo
extensos estudios de enmascaramiento perceptual de un sonido por otro [29]. Esta investigación
fue dirigidaporBirgerKollmeieryArminKohlrausch.Unacantidadconsiderable delaobrase refiere
al diseño de mejores audífonos [30] y las pruebas de inteligibilidad de la voz de los oyentes con
discapacidad auditiva.
El trabajode compresiónde vozse basaenla codificaciónpredictivalineal (LPC).En1976, Atal,Hall
y Schroederintrodujeron"codificaciónperceptual"alasseñalesacústicasresultantesde vozde alta
calidada muybajas tasas de bits,esencialespara losteléfonoscelularesyaplicacionesde Internet.
Algunos de los trabajos en curso en el discurso está dirigido a mejorar las herramientas de
diagnósticode patologíasde voz(encolaboraciónconel profesorE.Kruse,véaselacontribuciónen
este libro [31]).la investigaciónde laaudiciónestodavíaun campo de interésde B.Kollmeierenla
Universidad de Oldenburg y A. Kohlrausch de Philips Research, Eindhoven [32].
4 de control de ruido

4. A principios de la década de 1980, se iniciaron proyectos de investigación sobre el control de
impedanciaactivaconloscontroladoresenlaelectrónicaanalógica,tantoparaelsonidotransmitido
por el aire y las vibraciones estructurales [33,34]. Además de varios proyectos más pequeños,
control activo de ruido de banda ancha en los automóviles se investigóen colaboración con un
fabricante de automóviles, la aplicación de control anticipativo digital adaptable con algoritmos
rápidos para hacer frente a ruido del neumático no estacionario laminados, y con diferentes
funcionesde transferenciaacústicas[35].Comoun objetode demostración,el ruidodel ventilador
de baja frecuenciade unaire de lacocina fue canceladaconéxito[36];una presentaciónenlaferia
de Hannover 1995 encontró vivo interés. Un campo de investigaciónimportante fue la mejora de
los algoritmos del filtro adaptativo con convergencia rápida, sin embargo, de baja complejidad
numérica [37,38].
Estas actividades terminaron con el retiro de Dieter Guicking (1998); algunos proyectos más en el
control de flujo y los problemas relacionados se realizaron en el grupo de trabajo de Dirk
Ronneberger, véase la sección 5 y su contribución a este libro [39]. Para más detalles sobre el
desarrollo histórico, fundamentos, y el estado del arte del sonido y la vibración de control activo
véase el artículo de D. Guicking [40] en este libro.
5 Flujo acústica y flujo de control
La propagacióndel sonidoatravésde conductosestáinfluenciadaporel flujode fluidosuperpuesta.
Estas interacciones se han estudiado en el instituto teórica y experimentalmente en grupos de
investigación encabezados por Fridolin Mechel (1960-1966) y, posteriormente, por Dirk
Ronneberger hasta su retiro a 2006. Las instalaciones experimentales túneles de viento
comprendidasyconductoscon agua de recirculaciónoflujode aceite,este últimodebidoala capa
límite más gruesa. En los túneles de viento, la interacción de la propagación del sonido y el flujo
mediofue estudiadobajovariosaspectos:en losconductosconlaabsorciónde revestimientosiny
con cassettingabsorbedor[41],enlosconductosde paredrígidaconel flujode aire turbulento[42],
también bajo la influencia rugosidad de la pared [43]. Gran parte del trabajo se dedica a la
investigaciónde lasdiscontinuidadesde laseccióntransversal [44], acústica [45] y vibracional [46]
El control de la capa límite,laimpedanciaacústicade unorificioenel conductode flujo[47] oenla
pared lateral [ 48], la directividad de la radiación de sonido desde el conducto termina [49], y la
influencia de la interacción no lineal de las ondas de inestabilidad en un chorro turbulento [50].
En la década de 1980, los experimentos se llevaron a cabo intensivas en la radiación de ruido de
rodadura de los neumáticos del automóvil y han contribuido a una mejor comprensión de los
mecanismos de generación de ruido [51].
Desde finales de 1990, el foco se desplaza al control activo de losparámetros de flujo, tanto en el
aire y el agua [52-56]. Algunos resultados recientesde la investigación se presentan en otro lugar
de este libro [39].

5. 6 sonido subacuático
ErwinMeyer y su equipohanhechoun trabajointensivoenlainvestigacióndel sonidotransmitido
por el agua hasta el año 1945 enla Heinrich-Hertz-Institutde Berlín.Los investigadoresestudiaron
losmecanismosde absorciónde sonidoenel aguade mar,ydesarrollaronnuevosabsorbedoresde
sonidobajoel agua:absorbedoresde tipocostillaparael revestimientode lascuencashidrográficas
anecoicas, y en capa fina
absorbedoresde resonanciade doscircuitoscomorevestimientosde reflexiónparalareducciónde
objetos bajo el agua. Los resultados de la investigación, que no podían ser publicados durante el
tiempode guerra,se hanrecogidoenuninformede Marinade EstadosUnidos[57] que todavíahoy
se reconoce como un tesoro de información para los investigadores en este campo en todo el
mundo.
Meyery su equipocontinuaronlainvestigaciónhidroacústicaenGöttingenconel apoyofinanciero
de los británicos "Departamento de Investigación Científica e Industrial" (DSIR), después por el
"Departamentode InvestigaciónNavalFísica"(DNPR).El contratode investigaciónse inicióen1948
y se continuó año tras año durante un periodo de ruptura registro del tiempohasta 1978, mucho
después de la muerte de Erwin Meyer.
Absorciónacústicayde lavelocidaddel sonidoenelagua,solucionesacuosasde electrolitosyotros
líquidos se estudiaron en amplios intervalos de frecuencia y temperatura (véase la Sección 10).
Además,se investigólainfluenciadelasburbujasde gasenlaspropiedadesacústicasde loslíquidos
[58,59], dando lugar además a una intensa investigación sobre las oscilaciones sola burbuja, la
cavitación, y la luminiscencia (véase la Sección 7 del presente artículo y las contribuciones
pertinentes a este libro [ 60,61]).
Erwin Meyer siempre estuvo interesado en la mejora de las técnicas de medición, también en el
campo del sonido bajo el agua. En estrecha analogía con las cámaras anecoicas para el sonido
transmitidoporel aire,por lo que Meyerhabía inventadoel revestimientoporlascuñas de sonido
de absorción de material poroso [62], los experimentos anteriores [63] finalmente culminócon la
instalación de un tanque de agua de 100 m3, con la costilla absorbedores de tipo [64],
proporcionando condicionesde campo cerca de libre de 7 kHz a 70 kHz. También se realizaron
medicionesde impedanciamenoscostososentuboselásticamente alineadosllenosde agua[65] y
las medidasde absorciónde energíao de sonidoen un tanque de reverberaciónde formaelástica
forrada [66]. Como un resultado interesante se demostró que el efecto de borde es mucho más
fuerte para absorbedores sobre sonido suave que en paredes rígidas [67]. Las mediciones de
impedancia a bajas frecuencias se realizaron con "cámaras de presión" pared gruesa [68]. Una
cuenca de aguas poco profundas con la parte inferior suave sonido y el perímetro absorbente
permitió estudios de campos de sonido de dos dimensiones [69].

6. La dispersióndelsonidobajoelaguase hainvestigadoennuestroinstitutodurante másde 30años,
a partirde 1965 con los objetossuave sonido[70],ydesde 1989 resonanciadispersiónconposible
aplicación a la detección y clasificación de objetos enterrados en los sedimentos marinos [71].
Motivado por sistemas de microondas análogos, Peter Wille construyó un hidrófono direccional
delgado con baja resistencia al flujo (en analogía con el microondas "radiador varilla") [72], y un
reflector sonar aspecto independiente, basado en lentes no homogéneas [73].
Por iniciativade ErwinMeyer,laRevistaInternacionalde Acusticafue fundadaenRoma1950, para
suceder al alemán Akustische Zeitschrift (1936-1944). Dado que gran parte obra inédita había
acumulado mientras tanto, los editores de Acustica publicados Akustische Beihefte como
suplementos en los que se recogieron estos papeles, que presenta, entre otros, los principales
resultadosdeltrabajoentiemposde guerradelgrupode Meyerenhidroacústica.Unode esospapel
[74] se describenlascapasdelgadasabsorbentesde resonanciade doscircuitos - combinacionesde
unparaleloyuncircuitode resonanciaserie - originalmentehechade gomaconagujerosde aire en
una capa central. Con la disponibilidad de una gran variedad de polímeros de alto modernos, se
trató de mejorar los elementos de absorción de resonancia mediante la búsqueda de materiales
más adecuados. Desde un material con un alto factor de pérdida de la mayor parte de módulo no
se pudoencontrar,se aplicaron polímerosconpérdidade jovenymódulosde cizallamiento[75,76].
Era, sin embargo, pronto se reconoció que el alto factor de pérdida deseado se inevitablemente
relacionado con una fuerte dispersión de frecuencia y la temperatura del módulo, ya que están
acoplados por las relaciones de Kramers-Kronig (e. G., [77]), lo que hizo que las aplicaciones
prácticas pocorealista.Comoalternativa,se investigólaabsorcióndelsonidoporel flujode líquido
restringido, y diversas estructuras fueron diseñados [78,79].
Con fluidos electroreológicos (ERF), absorbentes se han desarrollado las propiedades de que se
puede ajustareléctricamente paradarcuentadeunentornocambiantecomolapresiónhidrostática
(i. E., La profundidad de agua) o de la temperatura [80].
Inspiradoporel éxitode estosabsorbedores,unabsorbedorde resonanciade doscircuitosde ruido
aéreo fue construido por su potencial para atenuar el ruido de rodadura de los neumáticos, que
cubre el rango de frecuencia de 700 Hz relevante a través de 1300 Hz [81].
Una investigaciónbásicase realizaenla pregunta"¿Cómo funcionael sonidosalgade un barco en
el agua". Los experimentos y modelos analíticos de la radiación del sonido de placas planas [82]
fueronseguidosporinvestigacionesconproyectilescilíndricosde paredesgruesas.El cálculode sus
frecuenciasde resonancia(alaque laradiacióndel sonidoesmáxima) escasi trivial - lasdemandas
teoría rigurosapara la soluciónde ecuacionesdiferencialesparcialesde orden10[83]. Los intentos
de encontrar cálculos simples resultaron en una sorprendentemente buena aproximación [84], lo
que reduce el esfuerzo de cálculo para la solución de una ecuación algebraica de tercer orden.La
comparación con los datos experimentales reveló errores de sólo un pequeño porcentaje. Como
acotaciónal margen,la frecuenciacrítica de placas planasresultóserfuertemente dependientede
la densidad del medio circundante [85].

7. Las actividadesde investigaciónsonidobajoel agua,conexcepciónde lacavitación, terminóconel
retirode DieterGuickingque hasupervisadogranparte del trabajoque aquíse resume desde 1970
aproximadamente.
7 La cavitación
Desde la cavitaciónprincipiofue una de las áreas de investigacióndel InstitutDritte Physikalische.
De hecho,yaenBerlínMeyeryTammse había ocupadode vibracionesdeburbujasenlíquidos[86].
Métodos para estudiar los fenómenos de cavitación usando ultrasonido se desarrollaron
inmediatamente en Göttingen [87]. Un cinematógrafo fue construido que permitió secuencias de
imágenes de burbujas oscilantes a una frecuencia de repetición de imagen de hasta 65 000 por
segundo[88].Prontointerésse dirigealascaracterísticasde vibraciónnolinealesde burbujasenel
agua [89] y, enuna serie de documentos[90-92],se informóde laocurrenciade sonoluminiscencia
en las burbujas sónicamente inducidos.
Lauterborngeneraburbujasde cavitación,centrándose impulsosgigantesdesdeunláserde rubíen
líquidos[93].Se investigóladinámicade burbujasporlacinematografíade altavelocidadcontasas
de repeticiónde imagende hasta900 000 por segundo[94].Por suscontribucionesfundamentales
al campo se le concedióel Physikpreisde laDeutschePhysikalischeGesellschaft(SociedadAlemana
de Física) en 1976.
Desde entonces, muchos aspectos de la cavitación están siendo investigados por Lauterborn y su
grupo. dinámica de burbujas se estudió experimentalmente y teóricamente [60,61,95]. Se puso
énfasisenladistribuciónespacialde lasburbujasdecavitaciónenlas estructurasyenlosfenómenos
colectivosde losgruposde burbujas.El comportamientocaóticode burbujascomose reflejaenlas
propiedades de las ondas de sonido radiado desde las estructuras de cavitación abierto nuevas
perspectivas en la acústica no lineal de fluidos [96] y ha añadido una nueva rama de la física
experimentalparanolineales[97,98].Teníaunaconsiderableinfluenciaendiversasde lasáreasdel
Institutode Investigaciones[99] (véase lasección9de este artículo).Las característicasfascinantes
de sonoluminiscencia han sido un tema permanente de interés[100, 101]. También neutronesen
estrecha proximidad temporal de la luminiscencia cavitación se buscaron [102].
Una característicaatractivadel campoeslacombinaciónde lainvestigaciónbásicaconunamultitud
de aplicaciones.aplicacionesrelacionadasconlamedicinabiológicayse mencionanbrevementeen
la sección 13 sobre "Biofísica". Algunas se describen con mayor detalle en otras contribuciones a
este libro [103,104]. El uso de ultrasonidos de alta energía en los procesos químicosy de limpieza
también se basa en la concentración de energía por burbuja colapso [105, 106].
8 Óptica y Holografía

8. técnicasfotográficascomunesylacinematografíade altavelocidadsonbastantelimitado,engrupos
de burbujastridimensionalesdebenserregistradas.imágenesde calidadsuperiorde lasestructuras
de cavitación se obtuvieron utilizando la holografía [107]. Poco después de la invención del láser,
este métodoparaalmacenarimágenestridimensionalesse hizomuypopularentodoel mundo.En
la holografía instituto no era sólo utiliza para la imagen, sino también para la generación de los
sistemas de burbujas de cavitación [108].
WernerLauterbornyKarl JoachimEbelingdioungranpasohaciaadelanteal concebiraltavelocidad
holocinematography [109,110]. técnicas de multiplexado espacial y la frecuencia espacial se
aplicaronparalograrlaseparaciónde laimagenduranteelprocesode reconstrucción.Moduladores
acústico-ópticos [110,111] fueron empleados como divisores de haz y deflectores. Hasta ocho
hologramas se registraron sucesivamente a una velocidad máxima de 20 000 s-1 para mostrar las
interacciones de burbujas láser producido. La combinación de la rotación de la placa holográfica y
la desviación del haz acústico-óptico, la capacidad de holocinematography de alta velocidad se
extendió a grabar hasta 4.000 hologramas de la rápida evolución de los objetos profundos con
velocidadesde cuadrode hasta300 000 s-1,correspondiente aun3-musintervalode tiempoentre
dos imágenes [112,113]. Tales métodos avanzados holográfica se utilizaron para investigar los
fenómenos de cavitación en función del tiempo, tales como oscilaciones de período duplicado y
caótica de burbujas [114].
9 Dinámica no lineal
Gran parte de la físicaclásica se basa enleyeslineales.Peroenlasúltimasdécadasnolinealidadha
pasadoaprimerplano.ConWernerysuscolaboradoresLauterborndinámicanolinealsehaañadido
al repertorio de investigación en el Institut Dritte Physikalische [98115]. En particular Lauterborn
estudiólasoscilacionesnolinealesde lasburbujasde gasde cavitaciónenloslíquidosquemuestran
resonanciasnolineales[116],bifurcacionesperíodode duplicación,yladinámicacaótica[117,118].
Poco después el grupo Lauterborn investigó la dinámica caótica y bifurcacionesen los osciladores
no lineales excitados periódicamente [119-121] y osciladores acoplados [122,123]. Más tarde
Lauterborn y otros arrojan luz sobre la dinámica no lineal de los láseres [124-126] y las ondas no
linealesysolitones[127,128]. En las investigacionesseparadas,Parlitzysus colegasestudiaronlas
propiedadesde sincronizaciónde sistemascaóticos,losmétodosde análisisde seriestemporalesy
predicción y el control del caos. Parte de estas investigaciones se describe con más detalle en el
artículo de Ulrich Parlitz [99] de este libro.
10 Complejos líquidos
En los años antesde la invencióndel láseren1960, microondasfueronutilizadosenexperimentos
de demostración [129] que requieren señales electromagnéticas coherentes, y en los estudios de
difracción [130,131]. En ese momento mucho trabajo se dedicó al desarrollo de técnicas de

9. microondas,incluyendolíneasdetransmisión[132],antenas[133], yabsorbentesde [134-137].Esta
investigaciónaplicadade interésprontoinducidaenlosprincipiosde lossistemasmoleculares.Las
ondaselectromagnéticasse utilizaronparainvestigaraspectosde ferroelectricidad[132,138-141] y
ferromagnetismo [142,143] y para realizar estudios dieléctricas del comportamiento molecular de
los líquidos [144]. La aplicación a la física molecular fue facilitada en gran medida por una amplia
colecciónde dispositivosde frecuenciaymicroondasde radioenelinstitutoy, graciasalaexcelente
apoyo de los talleresde electrónicaymecánica de precisión,laDritte se hizopronto conocidopor
sus sofisticados métodos de medición de banda ancha en forma líquida investigación. Más tarde
espectrometríade atenuaciónultrasónicase extendióparacubrir una ampliagama de frecuencias
[145-147]. También se utilizaron otros métodos, como la espectrometría de onda de corte [148] y
la dinámica de la luz de dispersión [149].
Peter Debye, profesor de física teórica y experimental en Göttingen 1914 a 1920, fue el primero
para iluminar los aspectos moleculares de la interacción de las ondas electromagnéticas con los
materiales. Un paso importante hacia la espectroscopia dieléctrica de líquidos fue el estudio de
banda ancha de Reinhard Pottel de 2: 2 soluciones electrolíticas valente en la que se comprobó la
existenciade complejode iondipolar[150],como se ha sugeridoporGünterKurtze,KonradTamm
y Manfred Eigen de la base de la espectroscopia ultrasónica [146,151,152].
La ideade Pottel puede accederamás de cuarenta añosde investigaciónsobre el comportamiento
molecular de los líquidos [146,147]. Aunque otros aspectos, tales como el dieléctrico [153,154] y
[155] ultrasónicos relajaciones de líquidos no dipolares, también se consideraron, la atención se
dirige principalmente hacia las fluctuaciones de la red de hidrógeno, auto-asociaciones, y
variaciones conformacionales en los sistemas de la asociación. Debido a su omnipresencia en
nuestroplaneta,se haprestadoespecial atención al aguaensus diferentesestadosde interacción.
Más recientemente,los fenómenos críticos y su cruce con la dinámica no críticas de desmezcla
binariosyternarioslíquidoseran(ysiguensiendo) el focode interés.Algunosaspectosse resumen
en las contribuciones a este libro [146,147].
11 Hypersonic espectroscopía de sólidos
El descubrimientode la excitación de la superficie y la detección por Baransky y por Bommel y
Dransfeldafinalesde 1950 abriónuevasperspectivasparalosultrasonidosde altafrecuenciade los
materiales. Klaus Gottfried Plass tuvo la oportunidad de desarrollar un espectrómetro de
ultrasonidos para las mediciones de atenuación del líquido hasta frecuenciasGHz [145]. Wolfgang
Eisenmengerysu grupo llevarona cabo una investigaciónexhaustivade laatenuaciónhipersónico
en varillas de cuarzo cilíndrico de hasta 10 GHz [156]. Las mediciones a temperaturas entre 4 K y
273 Kinvolucradosunlicuadorde helioqueposteriormentefueutilizadoendiversasinvestigaciones
de baja temperatura.
Un gran avance en la espectroscopia de fonones fue alcanzado por Eisenmenger durante una
estancia en los laboratorios Bell en el verano de 1966. Junto con A. H. Dayem él tuvo éxito en la

10. generacióncuánticayladetecciónde fononesincoherentes,utilizandodiodostúnelsuperconductor
[157,158]. fueron posibles mediciones hipersónicos a frecuencias entre 1 GHz y 1 THz por este
trabajo pionero.
12 conductores y semiconductores orgánicos deformadas
La transición de la investigaciónmás aplicada en técnicas de radiofrecuencia y microondas para
aplicaciones de estas técnicas en la investigación básica también pasó por la orientación hacia los
conductores orgánicos. El interés en estos materiales surge de su estructura molecular que
promueve la conductividad eléctrica en una dirección. Este confinamiento a un comportamiento
cuasi unidimensionalabre perspectivasenfenómenosinteresantesquenoexistenoapenaspueden
ser estudiados en tres dimensiones [159]. Además, unidimensionales conductores se consideran
materiales potenciales para aplicaciones.
Hans-Wilhelm Helberg y su grupo investigaron una multitud de conductores orgánicos,
semiconductores y superconductores,polímerosque comprenden, complejos de transferencia de
carga, y los materialesdopados[160-164].DC y la conductividadmicroondas,asícomomediciones
de permitividad eléctrica se realizaron en amplias gamas de frecuencia (0,5 a 60 GHz) y la
temperatura(desde1,7hasta700 K) conel finde dilucidarlosmecanismosde excitaciónelectrónica
y conductividad. excitaciones intra e intermoleculares se han considerado el uso de técnicas de
microscopio de polarización en el espectro infrarrojo visible y cercano rangos para determinar la
orientaciónindicatrix ylasdireccionesde absorciónóptica. sólidosunidimensionalesse estudiaron
másadelante porMartinDressel,ex alumnodelgrupoHelberg,enlaUniversidadde Stuttgart[159].
13 Biofísica
Biológicamente inspiradosomédicamentetemasmotivadosfueronconsideradosporvariosgrupos
del instituto. Aspectos moleculares se aplican a la cabeza reorientaciones del grupo de iones
híbridos,isomerizacionescadenade hidrocarburos,lasfluctuacionesde laestructurade dominioy
las formaciones de defectos en las membranas lipídicas [165-167], así como de la dinámica
molecularycinéticaconformacionalesde loshidratosde carbonoensolución[168,169].Algunasde
estasinvestigacionesse beneficiaronmuchode unaestrechacooperaciónconloscolegasenelMax-
Planck-Institut für Chemie Biophysikalische [170-174].
Un enfoque bastante diferente a la biofísica fue el tratamiento de ecuaciones diferenciales no
lineales para obtener una mejor comprensióndel reloj biológico [175]. La solución numérica de la
ecuación homogénea y no homogénea van der Pol estaba dirigido a fenómenos de arrastre de
sincronización de un oscilador de auto-excitado por una externa.
Las crecientes demandas en el control de las propiedades de órganos durante la isquemia
despertado interés enla espectroscopia dieléctrica no invasiva de tejidos de órganos[176] y en el
modelado de la impedancia eléctrica de los medios de comunicación celulares [177].

11. En la década de 1980 el uso de pulsos enfocados desde un neodimio: YAG activar la cirugía
intraocularno invasivaporfotodisrupción.Este nuevoinstrumentollamadoparauna investigación
cuidadosade lostransitoriosacústicosyburbujasde cavitaciónporladescomposicióninducidapor
láser en los líquidos de las condiciones pertinentes a las aplicaciones oftalmológicas [178,179].
ondasde choque litotriptorcausancavitacióndentrodel cuerpohumano.Laacciónde lasburbujas
de cavitación conduce a daños en los tejidos como efecto secundario de la estrechez de enfoque
extracorpóreaporondas de choque litotricia[103].Las ondasde choque y de ultrasonidotambién
pueden mejorar la permeabilidad transitoria de las membranas celulares y pueden facilitar la
administración de fármacos sin daño permanente a la celda, un proceso llamado sonoporación.
absorciónmolecularesunacondiciónprevia paramuchasaplicacionesbiológicasymédicas.Conel
finde obtenerunavisiónmásprofundaenambosmecanismos,lalesióntisularysonoporación,las
interacciones de cavitación de burbujas con las células y los límites se han estudiado [180181].
La necesidad de una evaluación objetiva de la calidad de la voz después de la resección curativa
láserminimamenteinvasivode loscarcinomaslaríngeoscondujoaunaintensacolaboraciónconel
departamentode foniatríayaudiologíapedriatricde nuestrauniversidad[182,183].análisisacústico
para la descripciónde vocespatológicasypara ladocumentaciónde losavancesenlasmedidasde
rehabilitación de voz se han desarrollado [31].
En 2000, un grupo de biofísicase establecióenel Dritte.Encabezadapor ManfredRadmachereste
grupo estaba preocupado con propiedades mecánicas del biomaterial y la obtenciónde imágenes
de muestras biológicas mediante microscopía de fuerza atómica [184,185].
En 2006 Christoph Schmidt fue nombrado profesor de biofísica en el instituto. El tema general
relativa a sus proyectos de investigación es el estudio de las propiedades físicas dinámicas de las
macromoléculasbiológicascomplejasysusasambleashasta el nivel de lascélulas[186-188]. Estos
proyectosinvolucrana) proteínas motorasbiológicosenexperimentosde unasolamoléculaconel
objetivode comprenderlosprincipiosfísicosdelageneraciónde lafuerzabiológicaenunamultitud
de procesos de transporte activo, b) la dinámica de las enzimas de ADN a fin de comprender la
todavía incompleta conocido de gran complejidad tareas mecánicas en la dinámica colectiva de
sistemas que van desde los coloides sintéticos a células enteras replicación, transcripción y
embalaje,yC).En particular,se estudianlasredesde proteínas semiflexibles,invitroytambiénen
las células vivas, con los llamados técnicas microrheology con el fin de entender los principios
funcionalesdel citoesqueleto,que desempeñanpapelescrucialesenprocesostalescomoladivisión
celular, la locomoción celular, o el crecimiento celular,así como mecano-detección y señalización.
El trabajofuturose indicaenelartículode ChristophSchmidtyStefanLak¨amperenestelibro[189].