Ученые из Японии показали метод перемещения предметов звуковыми волнами

Научная группа из Токийского столичного университета продемонстрировала новую технологию, благодаря которой можно перемещать пока малые предметы за счет использования звуковых волн.

Фотография, показывающая захват частицы на жестком предметном столике. (а) Исходное положение (b) успешный подъем (c) - (f) ​​движение вверх.

Новый метод и в чем его суть

Японские инженеры решили применить так называемый полусферический массив ультразвуковых преобразователей, с помощью которых были созданы трехмерные акустические поля, оные не только удерживали, но также и осуществляли подъем маленького полистиролового шара с ровной площадки.

Этот подход во многом схож с лазерной ловушкой, вот только акустический вариант можно приспособить к гораздо более широкому спектру частиц и материалов.

(а) Левитация полусферическими решетками преобразователей (b) установка преобразователей на решетку диаметром 120 мм. (c) Распределение относительного акустического давления в вертикальном поперечном сечении, рассчитанного путем численного моделирования на основе геометрической акустики при захвате частицы в центре полусферической решетки

Для справки. Ученые уже на протяжении нескольких лет активно применяют световые потоки для перемещения миниатюрных объектов. И по факту часть Нобелевской премии, которая вручена А. Эшкину, как раз выдана за достижения в области создания оптического пинцета, устройства, которое способно транспортировать частицы за счет применения лазерного света.

Ученые решили дальше развивать данную технологию, и спустя некоторое время японские инженеры продемонстрировали акустическую ловушку (альтернативную технологию), где применяется звук. Так как их допустимо использовать в более широком диапазоне объектов и материалов.

В ходе экспериментов в лаборатории ученым удалось успешно манипулировать частицами размером в миллиметр.

Технические характеристики предлагаемого полусферического массива. Мы разделили массив на восемь блоков и поменяли полярность половины преобразователей каждого блока в массиве.

Несмотря на явный успех, ученые подчеркивают, что перед ними стоял большой спектр технических проблем. Так в частности ученым было довольно проблематично управлять большим массивом ультразвуковых преобразователей в режиме реального времени и создавать звуковые поля для транспортировки объектов, которые расположены достаточно удаленно от преобразователей, а также возле поверхностей, которые отлично отражают звуковые волны.

Так в ходе многочисленных экспериментов токийским ученым удалось создать совершенно уникальный подход к транспортировке частиц.

Для этого ученым пришлось разбить массив на отдельные легко контролируемые блоки и применить инверсивный фильтр, благодаря которому удалось найти оптимальную амплитуду и фазу для контроля и, таким образом, сформировать единую ловушку на определенном расстоянии от самих преобразователей.

Безусловно, технология еще очень далека от какого-либо коммерческого использования, но сама возможность управления предметами за счет использования звуковых волн кажется довольно перспективной и может найти применение в самых разных сферах промышленности.

Ну а если вам понравился материал, то оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!