То није Маттел ховербоард. Али уређај који је израдио тим из Шпаније и Велике Британије може левитирати и манипулирати малим предметима у ваздуху, а можда и у води и људском ткиву, користећи високофреквентне звучне таласе. Технологија обећава у многим областима, од медицине до истраживања у свемиру.
Сличан садржај
- Левитирајући воз руши рекорд брзине у Јапану
Научници су већ знали да звучни таласи стварају осцилирајуће џепове ваздуха под притиском, који могу произвести силу на објект који је у стању да се супротстави повлачењу гравитације. Али иако уређаји за левитацију ултразвука постоје, сви се ослањају на стојеће таласе, који се стварају када се два звучна таласа исте фреквенције емитују из супротних праваца и налажу један на другог. То значи да сви претходни уређаји захтевају два сета претварача.
"Сви претходни левитатори морали су да окруже честице акустичним елементима, што је било незгодно због неких врста манипулација", каже вођа студије Асиер Марзо са Јавног универзитета у Навари у Шпанији. „Међутим, наша техника захтева звучне таласе са једне стране. То је попут ласера - можете левитирати честице, али једним зраком. "
Да би развили своју технологију, Марзо и његове колеге црпили су инспирацију из визуелних холограма, у којима се светлосно поље пројектује са равне површине да би произвело низ "интерференцијских образаца" који творе 3Д слику. Звучни таласи су такође у могућности да праве интерференцијске обрасце, тако да се може применити исти принцип.
"У основи смо копирали принцип лаких холограма како бисмо креирали ове акустичне холограме", каже Марзо, чији тим ове недеље описује свој рад у Натуре Цоммуницатионс .
Марзо и његов тим приредили су 64 мала 16-волтна претварача у облику мрежице. Сваки претварач је калибриран да емитује звучне таласе при 40 000 Хертз, фреквенција која далеко прелази максималну осетљивост људског уха (20 000 Хз), али је чује на другим животињама, попут паса, мачака и слепих мишева.
Иако су фреквенција и снага сваког претварача идентични, научници су направили алгоритам који је мењао релативне врхове и корита сваког таласа како би створили интерференцијске узорке и створили акустичке објекте.
Изазов је био у томе што су ти акустични предмети били нечувени и невидљиви за људе, па је тим морао развити различите симулације да „види“ звук. У приступу који би било који синестет био поносан, Марзо је користио микрофон за узорковање ултразвучних таласа које емитују претварачи, а затим је податке хранио помоћу 3Д штампача, који су користили за стварање дигиталних визуализација слушних објеката.
Након тестирања разних акустичних облика, истраживачки тим открио је три која су била најефикаснија: замка близанаца која подсећа на пинцету; вортекс замка, аналогна торнаду који у свом центру суспендује вртећи се предмет; и замку за боце, која левитазира објект у празном простору унутар боце.
Иако је тренутни експеримент подигао мале куглице од стиропора, Марзо верује да се технологија може смањити за различите објекте манипулацијом фреквенције звучних таласа, која одређује величину акустичних објеката, као и укупну снагу система, што омогућава левитација лакших или тежих предмета на већој удаљености.
„Левитација честица једностраним претворницима је невероватан резултат који отвара нове могућности за акустичку технологију левитације“, каже Марцо Аурелио Бриззотти Андраде, доцент физике на Универзитету у Сао Паулу, који је претходно радио на звуку заснованој левитацији .
„Једна примена смањења је ин виво манипулација - што значи да левитира и манипулише честицама у телу“, каже Марзо. "А те честице могу бити бубрежни каменци, угрушци, тумори, па чак и капсуле за циљано давање лекова." Ултразвучна левитација не омета магнетну резонанцу, па би лекари могли тренутно да примете акцију током ин виво манипулације.
А кад су у питању ове микроманипулације у људском телу, технологија једностраног снопа има огромну предност у односу на двострану стајаћу таласну технологију. За почетак, уређаји за левитацију засновани на стајаћим таласима могу случајно да заробе више честица од предвиђених циљева. "Међутим, код једностраних левитатора постоји само једна тачка замке", каже он.
Марзо, међутим, истиче да је ултразвук ограничен у својој способности левитације већих предмета: „Да бисте узели објекат величине куглице за плажу, потребно би вам било 1000 Хз. Али то улази у звучни распон који може бити неугодан или чак опасан за људско ухо. "
Ова технологија такође има обећавајуће примене у свемиру, где може да обеси веће објекте ниже гравитације и спречи их да се неконтролисано крећу. Али Марзо одбацује било какве представе о тракторском снопу сличном Звезданом путу који би могао да манипулише људима на Земљи.
Под нормалном гравитацијом, „снага потребна за подизање човека вероватно би била смртоносна“, каже Марзо. „Ако примените превише течности ултразвука на течност, створићете микро мехуриће.“ Другим речима, превише звучне снаге може натерати крв.
У будућим студијама, Марзо се нада да ће сарађивати са специјалистима за ултразвук како би усавршио технологију за медицинску примену и додатно проширио приступ објектима различитих величина.
"То је лепа ствар у вези са звуком", каже он, „имате широк распон фреквенција које можете користити за разне апликације."
