פיזיקאים פיתחו דרך חדשה להרחיב חפצים באמצעות צליל בלבד

ריחוף אובייקט (l) וסכמטי של המערך. (Kondo and Okubo, JJAP, 2021)

שיטה חדשה שפותחה לריחוף ולתפעל חפצים זעירים באמצעות גלי קול יכולה להוות צעד גדול קדימה עבור הטכנולוגיה.

מהנדסים ביפן הבינו כיצד לאסוף חפצים ממשטחים מחזירי אור באמצעות ריחוף אקוסטי. למרות שהם עדיין לא יכולים לעשות זאת בצורה מהימנה, ההתקדמות יכולה לעזור לנצל את מלוא הפוטנציאל של מניפולציה של עצמים פיזיים תוך שימוש רק בקול.

הנדסה ביו-רפואית, ננוטכנולוגיה ופיתוח תרופות הם חלק מהתחומים שבהם מניפולציה של חפצים מבלי לגעת בהם היא באמת שימושית. אנחנו כבר יכולים לעשות את זה עם טכנולוגיה שנקראת פינצטה אופטית , המשתמשים בלייזרים כדי ליצור לחץ קרינה מספיק כדי לרחף ולהזיז חלקיקים קטנים במיוחד.



אֲקוּסְטִי מַלְקֶטֶת - היכן שניתן להשתמש בלחץ שנוצר עם גלי קול כדי להזיז חלקיקים - יש פוטנציאל להיות כלי חזק עוד יותר. הם יכולים לשמש כדי לתפעל מגוון רחב יותר של חומרים, ובגדלים גדולים יותר - עד קנה המידה של מילימטר.

עם זאת, למרות שהתגלה לראשונה בשנות ה-80, יש מגבלות משמעותיות מונע מפינצטה אקוסטית יישום מעשי רחב. כדי להתחיל, אתה צריך 'מלכודת' אמינה המורכבת מגלי קול.

ניתן להשתמש במערכים חצי כדוריים של מתמרים אקוסטיים כדי ליצור את מלכודת הקול, אבל השליטה בהם בזמן אמת היא מסובכת, מכיוון שאתה צריך ליצור בדיוק את שדה הקול הנכון כדי להרים חפץ ולהרחיק אותו מהמתמרים.

זה נעשה אפילו יותר מסובך אם יש משטח שמחזיר קול, מכיוון שזה יכול לסבך את שדה הקול.

המהנדסים שוטה קונדו וקאן אוקובו מאוניברסיטת טוקיו מטרופוליטן ביפן הבינו כיצד לבנות מערך אקוסטי חצי כדורי שיכול להרים כדור פוליסטירן באורך 3 מילימטר ממשטח רפלקטיבי.

'אנו מציעים מערך מתמרים אולטרה-סוני רב-ערוצי לאיסוף ללא מגע על במה קשיחה עם השתקפות', הם כתבו בעיתון שלהם .

'הפאזה והמשרעת של כל ערוץ עוברות אופטימיזציה באמצעות שיטת רפרודוקציית הקול. זה יוצר מלכודת אקוסטית רק במיקום הרצוי, וכך ניתן לממש את האיסוף על הבמה הנוקשה. למיטב ידיעתנו, זהו המחקר הראשון שמדגים איסוף ללא מגע בגישה זו.'

הטכניקה שלהם מסתמכת על פיצול מערך המתמרים לבלוקים, דבר שניתן לנהל יותר מאשר לנסות לשלוט במתמרים בנפרד. לאחר מכן, הם השתמשו ב- מסנן הפוך לשחזר צלילים על בסיס צורת הגל האקוסטית. זה עוזר לייעל את הפאזה והמשרעת של כל ערוץ מתמר כדי לייצר את השדה האקוסטי הרצוי.

הדמיות תלת מימדיות הראו כיצד והיכן נוצר השדה באמצעות טכניקות אלו.

לאחר מכן ניתן להזיז את השדה הזה, אשר - כמובן - נע גם סביב החלקיק הכלוא בו. באמצעות מערך זה, החוקרים הצליחו להרים את הקלקר שלהם ממשטח שיקוף, אך באופן לא אמין - לפעמים הכדור התפזר הרחק מהלחץ האקוסטי, במקום להילכד.

עם זאת, העבודה מייצגת צעד קדימה, שכן איסוף ללא מגע ממשטח רפלקטיבי מעולם לא נעשה קודם לכן. עשייה כזו - אפילו לא מהימנה - מראה לנו איך להתקדם.

'במחקרים עתידיים' כתבו החוקרים , 'חוסנה של השיטה המוצעת תשופר לשימוש מעשי באיסוף ללא מגע.'

המחקר פורסם ב- כתב עת יפני לפיזיקה יישומית .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.