Wissenschaftler der Tokyo Metropolitan University TMU in Japan entwickelten eine neue Methode zum Schweben und Manipulieren kleiner Objekte nur mit Schallwellen, eine Presseerklärung erklärt.
Das Team war in der Lage, Objekte mithilfe von akustischer Levitation von reflektierenden Oberflächen abheben zu lassen, was möglicherweise zu neuen Technologien führt, die physische Objekte nur mit Schall bewegen und manipulieren.
Obwohl die Technologie, die akustische Pinzette genannt wird, für große Objekte wahrscheinlich nie praktikabel wäre, hat sie großes Potenzial für medizinische Anwendungen, wie zum Beispiel das berührungslose Führen eines kleinen Objekts durch den menschlichen Körper.
Andere Anwendungen für diese Art von Technologie umfassen Hologramme und visuelle Technologien. 2019, Forscher der University of Sussex haben ein Papier veröffentlicht, das zeigt, wie sie erzeugt ein "Hologramm" durch Beleuchtung winziger Objekte, die mit Ultraschallwellen manipuliert wurden.
Erstellen einer zuverlässigen 'Schallfalle'
Obwohl das Konzept der akustischen Pinzette erstmals in den 1980er Jahren entdeckt wurde, gibt es viele Herausforderungen bei der weit verbreiteten Einführung.
Frühe Konzepte verwendeten halbkugelförmige Anordnungen von akustischen Wandlern, um eine "Schallfalle" von Schallwellen zu schaffen, die ein Objekt tragen konnten.
Solche Konzepte waren jedoch nie in der Lage, Objekte in Echtzeit zuverlässig zu steuern, da es sehr schwierig ist, genau das richtige Schallfeld zu erzeugen und anzupassen, wenn sich das Objekt bewegt, insbesondere wenn es sich neben einer schallreflektierenden Oberfläche befindet.
Für ihre Studie entwickelten die TMU-Ingenieure ein halbkugelförmiges akustisches Array, das eine 3-Millimeter-Polystyrolkugel von einer reflektierenden Oberfläche heben konnte.
Sie haben ihr Transducer-Array in überschaubare Blöcke aufgeteilt und einen inversen Filter verwendet, der die beste Phase und Amplitude findet, um eine Schallfalle zu erstellen.
"Die Phase und Amplitude jedes Kanals werden mit dem Tonwiedergabeverfahren optimiert", die Wissenschaftler geschrieben in ihrer Zeitung. "Dadurch entsteht nur an der gewünschten Position eine akustische Falle, und die Aufnahme kann somit auf der starren Bühne realisiert werden. Nach unserem besten Wissen ist dies die erste Studie, die eine berührungslose Aufnahme mit diesem Ansatz demonstriert."
Obwohl das Team feststellt, dass noch an der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Maschine gearbeitet werden muss, hat sie das Potenzial, die Art und Weise, wie wir Schall zur Manipulation kleiner Objekte verwenden, zu verändern – eine Entwicklung, die zu bisher ungeahnten medizinischen und wissenschaftlichen Anwendungen führen könnte.