Не пустой звук

Управлять физическими предметами на расстоянии, абсолютно не касаясь их — тайная мечта всего человечества, если предположить, что писатели-фантасты просто описывают то, что у всех на уме.

Однако фантасты все чаще рассуждают о материях, само существование которых находится под большим вопросом, поскольку наука пока так далеко не зашла. И все же ученые кое-чего добились и научились перемещать предметы, не дотрагиваясь до них.

Исследователям из университета Токио удалось усовершенствовать технологию подъема с твердой поверхности мелких частиц с помощью звуковых волн. Вообще эта технология известна аж с 1986 года и получила название «акустический пинцет», поскольку пока речь идет о манипуляциях действительно мелкими частицами.

До недавних пор остро стояла проблема стабильности подъема частиц. Но теперь, используя адаптивный алгоритм для точной настройки управления пинцетом, исследователи значительно улучшили процесс. В дальнейшем технологию можно будет применять в широком диапазоне сред, включая космос, где нет одной важной составляющей — гравитации.

Если захотите проверить, могут ли звуковые волны воздействовать на физические предметы, то встаньте перед мощным динамиком, заткните чем-нибудь  уши, прибавьте громкость на максимум и включите что угодно, да хотя бы танец Феи Драже из балета «Щелкунчик». Гарантируем, что вы физически ощутите звуковые волны.

А если правильно настроить динамики на нужную частоту, амплитуду и фазу, то волны накладываются и формируют поле влияния, с помощью которого можно двигать, поднимать и удерживать физические объекты. Технология акустического пинцета позволит манипулировать предметами абсолютно бесконтактно, не загрязняя их.

Тот самый полусферический массив

Годом ранее доктор Шота Кондо и доцент Кан Окубо из Токийского университета представили бесконтактный подъем и перемещение миллиметровых частиц с помощью полусферического массива небольших ультразвуковых преобразователей. Каждым из преобразователей управляли индивидуально в соответствии со специальным алгоритмом. Так удалось создавать поля звукового давления, которые поднимали и перемещали объекты. Но процесс этот нельзя назвать стабильным, и это было проблемой.

И вот теперь та же команда придумала, как все исправить, ничего не меняя радикально.

Преобразователи работают в двух режимах: в фазе и вне фазы. Ученые предположили, что каждый из режимов лучше подходит для выполнения строго определенных задач.

  1. Режим в фазе — для подъема и перемещения частиц близко к поверхности, с точным наведением на отдельные частицы на расстоянии сантиметра друг от друга.
  2. Режим вне фазы — для перемещения поднятой частицы в центр массива.

Если переключать режимы, то можно добиться контролируемого и стабильного подъема, а также достичь стабильности внутри поля захвата уже после подъема частицы.

Это, несомненно, важный шаг вперед на пути к технологии будущего, которая однажды поможет манипулировать образцами, для которых категорически недопустимо загрязнение.

Результаты опубликованы в издании Japanese Journal of Applied Physics.

20.08.2022


Подписаться в Telegram



Хайтек

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
На Дне аграрной науки в Казанском ГАУ представили около 30 новых проектов
На Дне аграрной науки в Казанском ГАУ представили около 30 новых проектов
Инновационная поделка выпускника КНИТУ — плащ-невидимка для экстремальных условий
Инновационная поделка выпускника КНИТУ — плащ-невидимка для экстремальных условий
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга
Гексагональные перовскиты — новое слово в технологии топливных элементов
Гексагональные перовскиты — новое слово в технологии топливных элементов
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать
С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир
С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир

Новости компаний, релизы

Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Межсетевой экран защитит компьютерные системы от киберугроз
Университет МИСИС будет готовить специалистов в сфере квантовых технологий
Ученые ТПУ нашли эффективный способ создания вязких композиционных материалов для авиационной промышленности и машиностроени
Химики СПбГУ: схожие органические катализаторы ускоряют реакции противоположно друг другу