Surfování na vlně zvuku umožňuje řízený pohyb levitujících objektů

Anonim

Surfování na vlně zvuku umožňuje řízený pohyb levitujících objektů

Věda

Darren Quick

19. července 2013

2 obrázky

Pohyb levitovaných předmětů - zde párátka - je možný změnou akustických vln několika paralelních moduly reflektoru (foto: Daniele Foresti / ETH Zurich)

S výjimkou magie, proces levitace objektů obecně závisí na magnetismu nebo elektrických polích. Ovšem zvuková vlna může být také použita k potlačení vlivů gravitace k přerušení objektů a kapiček kapaliny ve vzduchu. Poprvé vědci Švýcarského federálního technologického institutu v Curychu (ETH) dokázali ovládat pohyb těchto levitujících předmětů. Kromě toho, že vypadá v pohodě, technologie má důsledky pro studium různých chemických reakcí a biologických procesů a vývoj a výrobu léčiv a elektroniky.

Na rozdíl od akustického levitátoru vyvinutého na Národním laboratoři Argonne, které je schopno zastavit kapičky ve vzduchu mezi dvěma malými reproduktory, vyvinula nová technologie vyvinutá postdoktorandským výzkumným pracovníkem v laboratoři termodynamiky Emerging Technologies v ETH, Daniele Foresti umožňuje pohyb suspendovaných kapiček a předmětů, které mají být ovládány, aby se mohly míchat více kapiček ve vzduchu nebo je možné přepravovat předměty.

To umožňuje, aby byly kapky - magnetické i nemagnetické - smíchány bez jakéhokoliv potenciálního znečištění nebo rušení povrchu. Rovněž umožňuje experimentovat s určitými látkami, které se při styku s povrchy rozpadají.

Zatímco bylo objeveno před více než 100 lety, že zvukové vlny mohou vyvíjet dostatečnou sílu, aby udržely předmět přerušený, kontrola pohybu závěsného objektu vzduchem se ukázala být obtížnější. Les uspěl, kde ostatní selhali zapnutím více modulů zářičového reflektoru paralelně k sobě. Změnou akustických vln z modulu na modul byl schopen přenést částice nebo kapičky kapaliny z jednoho modulu do druhého - v podstatě je procházel vlnou zvuku.

Foresti nám říkal, že jeho systém používá ultrazvuk na 24 kHz, takže je nad limitem lidského sluchu 20 kHz - ale v rozsahu sluchu psů. Říká, že tato vlnová délka omezuje velikost objektů, které mohou být levitovány na průměr 4 až 5 mm, ale že délka objektu je teoreticky neomezená. Také "hlasitější" akustické vlny umožňují levnější materiály, jako je sklo, keramika, hliník a ocel.

Dosud Foresti a jeho tým úspěšně levitovali kapky vody, uhlovodíků, různých rozpouštědel a dokonce i špičku špiček. V jednom testu levitovali granule instantní kávy a kapky vody předtím, než je spojily dvěma ve vzduchu, zatímco další dvě kapičky kapaliny s různými hodnotami pH se spojily, aby vytvořily kapičku, která obsahovala fluorescenční pigment, který svítí pouze na neutrální hodnota pH.

Foresti říká, že technologie může mít širokou škálu aplikací včetně chemických a biologických experimentů, které vyžadují, aby byly částice nebo kapičky zpočátku zpracovány a poté analyzovány bez obav o jakékoliv chemické změny, ke kterým může dojít v důsledku kontaktu s povrchem. Technika může také běžet paralelně s několika objekty, což posiluje jeho potenciál pro průmyslové aplikace.

Zobrazí se video o řízeném pohybu levitujících kapiček.

Zdroj: ETH

Pohyb levitovaných předmětů - zde párátka - je možný změnou akustických vln několika paralelních moduly reflektoru (foto: Daniele Foresti / ETH Zurich)

Tento párátka letí a rotuje na akustických vlnách (Foto: Daniele Foresti / ETH Zurich)