Nauka: fale dźwiękowe mogą lewitować i przesuwać cząstki

Nowa maszyna wykorzystuje fale ultradźwiękowe, aby cząsteczki tańczyły w powietrzu jak marionetki na (niewidzialnych) sznurkach.

W przeciwieństwie do innych urządzeń wykorzystujących promieniowanie dźwiękowe do manipulowania materią , nowy system może jednocześnie przenosić kilka obiektów w różnych kierunkach ( SN: 4/19/14, s. 8 ). Tego rodzaju technologia lewitacji, opisana w Internecie w dniu 17 grudnia w Obradach Narodowej Akademii Nauk , może zmontować mikroelektronikę lub manewrować małymi przedmiotami wewnątrz ciała w celu leczenia.

W nowym urządzeniu, tablica złożona z 256 głośników, każdy o szerokości około 1 centymetra, stoi naprzeciw innej, identycznej matrycy głośnikowej na odległości 23 centymetrów. Głośniki emitują fale dźwiękowe o częstotliwościach zbyt wysokich, by słyszeć, tworząc zawiłe pole dźwiękowe pomiędzy tymi dwiema tablicami. To pole dźwiękowe ma obszary dźwiękowe o wysokiej intensywności, które odpychają cząstki i kieszenie względnego spokoju, które zatrzymują cząstki. Kontrolując czasy fal ultradźwiękowych uwalnianych przez każdego z głośników, naukowcy mogą przesunąć te spokojne, otaczające cząstki regiony w trzech wymiarach.

Podczas gdy pęseta laserowa może sterować znacznie mniejszymi obiektami mikroskopowymi , fale dźwiękowe mogą podnosić ładunek o mikrometrach do centymetrów ( SN: 10/27/18, s. 16 ). Nowe 40-kilohercowe fale dźwiękowe nowego urządzenia mogą żonglować maksymalnie 25 kulkami z pianki naraz o średnicy od jednego do trzech milimetrów. Przyszła wersja, która emituje wyższe częstotliwości, mogłaby zdobyć mniejsze obiekty, takie jak komórki o średnicy zaledwie mikrometrów.

Zdolność urządzenia do poruszania wielu cząsteczek we wszystkich trzech wymiarach stanowi “doskonały postęp” w technologii lewitacji akustycznej – mówi Christine Démoré, ultrasound scientist w Sunnybrook Research Institute w Toronto, która nie jest zaangażowana w tę pracę.

Ponieważ fale dźwiękowe przemieszczają się przez tkankę, pęseta akustyczna może pewnego dnia dostarczyć leki do określonych narządów, usunąć resztki kamieni nerkowych lub wszczepić urządzenia medyczne do nowych miejsc w ciele – mówi współautor Bruce Drinkwater, inżynier ultradźwiękowy na University of Bristol w Anglii.

Technologia ta mogłaby również ułatwić konstruowanie delikatnych elementów mikroelektronicznych metodą “hands-off” – mówi współautor Asier Marzo, informatyk z Public University of Navarre w Pampelunie w Hiszpanii. Lub może być użyty do manipulowania lewitowanymi cząstkami w swobodnych, trójwymiarowych obrazach, aby stworzyć futurystyczne pokazy à la Princess Leia w Gwiezdnych wojnach ( SN: 2/17/18, s. 16 ). (źródło: Scence News)