Onde sonore e manipolazione remota: muovere gli oggetti da lontano

Lo studio sulle onde sonore e la manipolazione remota é stato pubblicato su Japanese Journal of Applied Physics.

Utilizzando le onde sonore, i ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno sviluppato una nuova tecnologia che consente la manipolazione di piccoli oggetti senza contatto diretto. Hanno usato una serie emisferica di trasduttori a ultrasuoni per generare campi acustici 3D. Questi hanno avvolto e sollevato stabilmente una piccola palla di polistirene da una superficie riflettente. La loro tecnica utilizza un metodo simile all’intrappolamento laser in biologia, adattabile a una gamma più ampia di dimensioni e materiali delle particelle.

Telecinesi con la luce

La capacità di spostare gli oggetti senza toccarli potrebbe sembrare magica, ma nel mondo della biologia e della chimica, ormai, è prassi. 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 un riconoscimento per i notevoli risultati ottenuti in questo campo. Ma l’uso della luce laser non è privo di difetti, in particolare i limiti posti alle proprietà degli oggetti che possono essere spostati.

Dalla luce al suono

L’intrappolamento acustico è un’alternativa che utilizza il suono invece dell’otticha. Le onde sonore possono essere applicate a una manipolazione su particelle di dimensioni millimetriche. Sebbene non siano in circolazione da tanto tempo come le loro controparti ottiche, la levitazione e la manipolazione acustica promettono eccezionalmente in ambito laboratoriale ed esterno. Però, le sfide tecniche da superare non sono poche In particolare, non è facile controllare individualmente e accuratamente in tempo reale varie gamme di trasduttori ad ultrasuoni e ottenere i giusti campi sonori per sollevare oggetti lontani dai trasduttori stessi, in particolare vicino a superfici che riflettono il suono.

Risolvere un problema

Ora, il ricercatore Shota Kondo e il professore associato Kan Okubo della Tokyo Metropolitan University hanno escogitato un nuovo approccio. Sollevano oggetti di dimensioni millimetriche da una superficie riflettente utilizzando una serie emisferica di trasduttori. Il loro metodo di pilotaggio della serie non comporta l’indirizzamento complesso dei singoli elementi. Invece, dividono la serie in blocchi gestibili e utilizzano un filtro inverso che trova la fase e l’ampiezza migliori per guidarli a creare una singola trappola sonora a una certa distanza dai trasduttori stessi.

 

Telecinesi col suono

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 dalle serie 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.



Daniele Tolu

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