Новая технология левитации: звуковые волны свободно передвигают объекты
Капли воды, кофейные зерна, кусочки полистирена и даже зубочистка – все эти объекты недавно поднялись в воздух и свободно парили в одной швейцарской лаборатории - благодаря звуковым волнам. Аппарат акустической левитации – первый в своем роде, способный одновременно удерживать в воздухе несколько объектов, сообщает Nature.
Имеющиеся технологии левитации основаны на электромагнитных полях: они способны поднять в воздух даже лягушек. Что звуковые волны также способны бороться с силами притяжения, также было известно, но на практике они могли лишь удерживать объект (а не двигать его в разные стороны).
Димос Пуликакос (Dimos Poulikakos), инженер-механик из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, и его коллеги сконструировали звукообразующие платформы на основе пьезоэлектрических кристаллов, которые сжимаются или растягиваются в зависимости от приложенного к ним напряжения (размером платформы с ноготь мизинца).
Платформы испускают звуковые волны, идущие вверх до соприкосновения с поверхностью, от которой они отталкиваются. Там, где отраженные волны перекрывают волны, идущие вверх, волны «взаимно уничтожают» друг друга – на так называемых узловых точках. Если поместить туда объекты, то они зависнут на месте из-за давления звуковых волн, идущих сверху и снизу.
Регулируя местоположение узлов, инженеры могут перетаскивать объекты между различными платформами. Те же можно расставлять разными способом для проведения различных экспериментов. Расположив платформы Т-образным образом, исследователи смогли слить две капли, расположенные в двух местах, в большую каплю (в третьем месте).
Система может применяться для смеси химических веществ – таким образом они не вступают в контакт с поверхностью емкости и уровень контаминации становится минимальным. Метод Пуликакоса впервые позволяет одновременно управлять несколькими частицами вещества. Также ученый предлагает воспользоваться им для безопасного проведения реакций с вредными веществами. «Было интересно столкнуть комок натрия с несколькими каплями воды – безусловно агрессивная реакция», - рассказывает Пуликакос.
Данные исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Артём Космарский nauka21vek.ru