Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno sviluppato pinzette ottiche e acustiche. Utilizzando onde sonore o luminose, possono sollevare e controllare il movimento di un piccolo oggetto, come un minuscolo raggio traente. Si tratta di sviluppi interessanti, ma hanno requisiti molto rigorosi per funzionare.
Onde sonore utilizzate come un raggio traente
I ricercatori hanno ora sviluppato un nuovo modo per spostare e manipolare oggetti a distanza, utilizzando ancora le onde sonore, che consente loro di muoversi su percorsi complessi.
Il metodo è chiamato modellamento del momento d’onda ed è indifferente alle proprietà fisiche dell’oggetto e dell’ambiente. Il team lo ha dimostrato spostando una pallina da ping pong galleggiante attorno a una serie di ostacoli.
“Le pinzette ottiche funzionano creando un ‘punto caldo’ di luce per intrappolare le particelle, come una pallina che cade in un buco. Ma se ci sono altri oggetti nelle vicinanze, questo buco è difficile da creare e spostare”, ha dichiarato l’autore senior Romain Fleury, dell’Ecole Polytechnique Fédérale De Lausanne: “Nei nostri esperimenti, invece di intrappolare gli oggetti, li abbiamo spinti delicatamente in giro, come si potrebbe guidare un disco con una mazza da hockey“.
Lo studio
Il design del sistema è ingegnoso. Altoparlanti e microfoni sono stati posizionati attorno al serbatoio dell’acqua e gli altoparlanti hanno prodotto onde sonore udibili che hanno spinto la pallina da ping-pong. I microfoni registravano il feedback delle onde che hanno colpito la palla. Questa è nota come matrice di dispersione.
I ricercatori hanno aggiunto una telecamera al mix in grado di vedere il movimento della pallina da ping pong e sono stati in grado di calcolare lo slancio ottimale da fornire alla pallina per farle aggirare con successo gli ostacoli.
Il metodo è chiamato modellamento del momento d’onda ed è indifferente alle proprietà fisiche dell’oggetto e dell’ambiente. Il team lo ha dimostrato spostando una pallina da ping pong galleggiante attorno a una serie di ostacoli.
“Il metodo è radicato nella conservazione della quantità di moto, il che lo rende estremamente semplice e generale, ed è per questo che è così promettente“, ha aggiunto Fleury.
La squadra ha giocato con ostacoli fissi e mobili. L’obiettivo è stato simulare ambienti che possono cambiare senza preavviso. Il team spera che questo metodo delle onde sonore possa essere utilizzato in applicazioni biomediche, quindi i successi ottenuti da questo approccio sono importanti.
Conclusioni
“Alcuni metodi di somministrazione dei farmaci utilizzano già le onde sonore per rilasciare farmaci incapsulati, quindi questa tecnica è particolarmente interessante per spingere un farmaco direttamente verso le cellule tumorali, ad esempio“, ha continuato Fleury.
Potrebbe anche essere utile manipolare cellule o tessuti biologici all’esterno di un corpo, poiché non si utilizzerebbero strumenti che potrebbero danneggiare o contaminare l’oggetto di studio. Potrebbe anche avere un’applicazione nella stampa 3D e potrebbe essere possibile utilizzare la luce oltre alle onde sonore.
Il primo passo del team è passare dal macro al micro e vedere come potrebbe funzionerebbe.
Lo studio sulle onde sonore che descrive i risultati è stato pubblicato sulla rivista Nature Physics.
