Le onde sonore possono manipolare gli oggetti senza contatto fisico

I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno sviluppato una nuova tecnologia che consente la manipolazione senza contatto di piccoli oggetti utilizzando le onde sonore.

Hanno utilizzato una serie emisferica di trasduttori a ultrasuoni per generare campi acustici 3D che hanno intrappolato e sollevato stabilmente una piccola palla di polistirene da una superficie riflettente.

Sebbene la loro tecnica utilizzi un metodo simile all’intrappolamento laser in biologia, questa è adattabile a una gamma più ampia di particelle di dimensioni e materiali differenti.

La capacità di spostare gli oggetti senza toccarli potrebbe sembrare magica, ma nel mondo della biologia e della chimica, la tecnologia nota come intrappolamento ottico ha aiutato gli scienziati a usare la luce per spostare oggetti microscopici per molti anni.

In effetti, metà del Premio Nobel per la Fisica 2018, assegnato ad Arthur Ashkin (1922-2020), è stato un riconoscimento per i notevoli risultati ottenuti da questa tecnologia. Ma l’uso della luce laser non è privo di difetti, in particolare i limiti posti alle proprietà degli oggetti che possono essere spostati.

Le onde sonore, invece, possono essere applicate a una gamma più ampia di oggetti di dimensioni e materiali differenti, tanto che è possibile una manipolazione di successo per particelle di dimensioni millimetriche.

Sebbene non siano in circolazione da tanto tempo come le loro controparti ottiche, la levitazione e la manipolazione acustiche mostrano promesse eccezionali sia per le impostazioni di laboratorio che oltre.

Ma le sfide tecniche che devono essere superate sono grandi. In particolare, non è facile controllare individualmente e con precisione vasti array di trasduttori ad ultrasuoni in tempo reale e ottenere i giusti campi sonori per sollevare oggetti lontani dai trasduttori stessi, in particolare vicino a superfici che riflettono il suono.

Ad oggi, il ricercatore Shota Kondo e il professore associato Kan Okubo della Tokyo Metropolitan University hanno escogitato un nuovo approccio per sollevare oggetti di dimensioni millimetriche da una superficie riflettente utilizzando una serie emisferica di trasduttori.

Il loro metodo di pilotaggio dell’array non comporta l’indirizzamento complesso dei singoli elementi. Invece, dividono l’array in blocchi gestibili e usano un filtro inverso che trova la fase e l’ampiezza migliori per spingerli a realizzare un’unica trappola a una certa distanza dai trasduttori stessi.

Regolando il modo in cui guidano i blocchi nel tempo, possono cambiare la posizione del loro campo bersaglio e spostare la particella che hanno intrappolato. Le loro scoperte sono supportate da simulazioni dei campi acustici 3D creati dagli array e, naturalmente, dai loro esperimenti con una palla di polistirene, che parlano da soli.

Sebbene le sfide rimangano nel mantenere le particelle intrappolate e stabili, questa nuova entusiasmante tecnologia promette grandi progressi verso la trasformazione dell’intrappolamento acustico da una curiosità scientifica a uno strumento pratico in laboratorio e nell’industria.

Fonte: Aurekalert