Звуковые Волны Левитируют И Перемещают Объекты

Капли воды, кофейные гранулы, кусочки полистирола и даже зубочистка входят в число предметов, которые в последнее время летают в швейцарской лаборатории — все они удерживаются в воздухе звуковыми волнами. Устройство, которое обеспечивает такую акустическую левитацию, является первым, способным обрабатывать несколько объектов одновременно. Это описано сегодня в Трудах Национальной академии наук.

Как правило, методы левитации используют электромагнетизм; магнитные силы даже использовались для левитации лягушек. Давно известно, что звуковые волны также могут противостоять гравитации, но до сих пор этот метод не имел практического применения, поскольку он мог сделать немногим больше, чем удерживать объект на месте.

Чтобы также перемещать и манипулировать левитирующими объектами, Димос Поуликакос, инженер-механик Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе, и его коллеги построили звукорежиссерские платформы с использованием пьезоэлектрических кристаллов, которые сжимаются или растягиваются в зависимости от приложенного к ним напряжения. Каждая платформа размером с ноготь мизинца.

Платформы излучают звуковые волны, которые движутся вверх, пока не достигнут поверхности, лежащей выше, где они отскакивают назад. Когда движущиеся вниз отраженные волны перекрываются с движущимися вверх исходными волнами, две «нейтрализуются» посередине, в так называемых узловых точках. Помещенные туда предметы остаются на месте из-за давления звуковых волн, идущих с обеих сторон.

Регулируя положение узлов, исследователи могут буксировать объекты между платформами. Платформы могут быть расположены по-разному, чтобы адаптироваться к различным экспериментам. В одной демонстрации, включающей Т-образный массив платформ, исследователи соединили две капли, введенные в разных местах, а затем нанесли объединенную каплю в третьем месте.

Реакции без помощи рук

Система может быть использована для объединения химических реагентов без загрязнения, которое может возникнуть в результате контакта с поверхностью контейнера. Звуковые волны уже используются в фармацевтической промышленности для получения точных результатов при скрининге лекарств. Тем не менее, метод Поуликакоса является первым, который предлагает возможность точного управления несколькими элементами одновременно.

Поуликакос предполагает, что система может быть использована для безопасного проведения опасных химических реакций. «Нам было весело продемонстрировать эту идею, столкнув кусок натрия с небольшим количеством воды, что, очевидно, является агрессивной реакцией», — говорит он.

Питер Кристианен, физик, работающий над электромагнитной левитацией в Университете Радбуда в Неймегене, Нидерланды, говорит, что он впечатлен этим изобретением. «Мне это действительно нравится; это очень универсальная платформа — вы можете манипулировать почти всем, чем хотите».

Эта статья воспроизводится с разрешения журнала Nature. Статья была впервые опубликована 15 июля 2013 года.

ОБ АВТОРЕ(Ах)

Джош Хаугего получил степень доктора философии в 2012 году в Университете Бристоля, Великобритания, где он разработал и создал синтетические версии белков, связывающих сахар, называемых лектинами. В течение этих докторских лет он также провел два месяца, стажируясь в качестве научного писателя в Chemistry World, и теперь регулярно пишет для журнала. В настоящее время он изучает научную коммуникацию в Имперском колледже Лондона и является онлайн-редактором журнала I, Science. Он также написал для нескольких других изданий, в том числе для Times Higher Education.

https://www.scientificamerican.com/article/sounds-waves-levitate-and-move-objects/

Ссылка на основную публикацию