Pęseta akustyczna nie musi dotykać przedmiotu, aby go podnieść

pęseta
Naukowcy z Tokyo Metropolitan University opracowali nową technologię, która umożliwia manipulowanie małymi przedmiotami bez konieczności ich dotykania. Małymi przedmiotami manipuluje się za pomocą fal dźwiękowych. Naukowcy wykorzystali półkulisty układ przetworników ultradźwiękowych do wygenerowania pola akustycznego 3D, które stabilnie uwięziło i uniosło małą kulkę polistyrenową z odbijającej powierzchni.

Zespół twierdzi, że ich technika wykorzystuje metodę podobną do pułapkowania laserowego w biologii, ale można ją dostosować do szerszego zakresu rozmiarów cząstek i materiałów. Przenoszenie obiektów bez dotykania ich nie jest rzadkością w biologii i chemii, gdzie technologia znana jako pułapka optyczna jest stosowana od lat. Jednak zastosowanie światła laserowego ma wady, zwłaszcza w zakresie ograniczeń, jakie technika nakłada na własność przedmiotów, które można przesuwać. Pułapka akustyczna jest postrzegana jako atrakcyjna alternatywa, ponieważ wykorzystuje dźwięk zamiast fal optycznych.

Fale dźwiękowe można zastosować do szerszego zakresu obiektów i materiałów, co pozwala na skuteczną manipulację cząstkami o rozmiarach milimetrowych. Lewitacja akustyczna i manipulacja są obiecujące zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i poza nimi, mimo że są stosunkowo nowe w porównaniu z optycznym odpowiednikiem. Należy jednak przezwyciężyć pewne istotne wyzwania techniczne.

Jednym z tych wyzwań jest to, że nie jest łatwo indywidualnie i dokładnie kontrolować duże macierze głowic ultradźwiękowych w czasie rzeczywistym. Trudno jest uzyskać odpowiednie pola dźwiękowe do podnoszenia obiektów daleko od przetworników, szczególnie w pobliżu powierzchni odbijających dźwięk. Naukowcy opracowali nową technikę podnoszenia milimetrowych obiektów z odbijającej powierzchni za pomocą półkulistego układu przetworników. Metoda używana do sterowania tablicą nie wymaga skomplikowanego adresowania poszczególnych elementów.

Zamiast tego dzielą tablicę na łatwe do zarządzania bloki i wykorzystują filtr odwrotny, aby znaleźć najlepszą fazę i amplitudę, aby wytworzyć pojedynczą pułapkę w pewnej odległości od przetwornika. Zespół może dostosować sposób, w jaki poruszają się blokami w czasie, umożliwiając im zmianę położenia pola docelowego i przemieszczenie uwięzionej cząsteczki. Odkrycia poparte są symulacjami trójwymiarowych pól akustycznych tworzonych przez matryce oraz eksperymentami z użyciem kulki polistyrenowej.

Dodaj komentarz