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Scienziati giapponesi mostrano un metodo per spostare gli oggetti con le onde sonore

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Un team di ricerca dell'Università Metropolitana di Tokyo ha dimostrato una nuova tecnologia, grazie alla quale è possibile spostare piccoli oggetti utilizzando le onde sonore.

Foto che mostra la cattura di una particella su un palco rigido. (a) Posizione iniziale (b) ascesa riuscita (c) - (f) movimento verso l'alto.
Foto che mostra la cattura di una particella su un palco rigido. (a) Posizione iniziale (b) ascesa riuscita (c) - (f) movimento verso l'alto.
Foto che mostra la cattura di una particella su un palco rigido. (a) Posizione iniziale (b) ascesa riuscita (c) - (f) movimento verso l'alto.

Nuovo metodo e qual è la sua essenza

Gli ingegneri giapponesi hanno deciso di utilizzare la cosiddetta matrice emisferica di trasduttori ad ultrasuoni, con la quale sono stati creati campi acustici tridimensionali, che non solo trattenevano, ma sollevavano anche una pallina di polistirolo con un movimento uniforme parchi giochi.

Questo approccio è per molti versi simile a una trappola laser, tranne per il fatto che la versione acustica può essere adattata a una gamma molto più ampia di particelle e materiali.

(a) Levitazione con array di trasduttori emisferici (b) montaggio di trasduttori su un array di 120 mm di diametro. (c) La distribuzione della pressione acustica relativa nella sezione verticale, calcolata da simulazione numerica basata sull'acustica geometrica quando una particella viene catturata al centro di un reticolo emisferico
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(a) Levitazione con array di trasduttori emisferici (b) montaggio di trasduttori su un array di 120 mm di diametro. (c) La distribuzione della pressione acustica relativa nella sezione verticale, calcolata da simulazione numerica basata sull'acustica geometrica quando una particella viene catturata al centro di un reticolo emisferico
Per riferimento. Da diversi anni gli scienziati utilizzano attivamente i flussi di luce per spostare oggetti in miniatura. E infatti parte del Premio Nobel, che è stato assegnato ad A. Eshkin, appena rilasciato per i risultati nel campo delle pinzette ottiche, un dispositivo in grado di trasportare particelle attraverso l'uso della luce laser.

Gli scienziati hanno deciso di sviluppare ulteriormente questa tecnologia e dopo un po' gli ingegneri giapponesi hanno dimostrato una trappola acustica (una tecnologia alternativa) che utilizza il suono. Poiché possono essere utilizzati in una gamma più ampia di oggetti e materiali.

Nel corso degli esperimenti in laboratorio, gli scienziati hanno manipolato con successo particelle piccole quanto un millimetro.

Caratteristiche tecniche dell'array emisferico proposto. Abbiamo diviso l'array in otto blocchi e invertito la polarità di metà dei trasduttori di ciascun blocco nell'array.
Caratteristiche tecniche dell'array emisferico proposto. Abbiamo diviso l'array in otto blocchi e invertito la polarità di metà dei trasduttori di ciascun blocco nell'array.

Nonostante il chiaro successo, gli scienziati sottolineano di aver affrontato un'ampia gamma di sfide tecniche. Quindi, in particolare, era piuttosto problematico per gli scienziati controllare una vasta gamma di trasduttori a ultrasuoni in tempo reale e creare suoni campi per il trasporto di oggetti, che si trovano abbastanza lontano dai trasduttori, nonché vicino a superfici che riflettono perfettamente il suono onde.

Quindi, nel corso di numerosi esperimenti, gli scienziati di Tokyo sono riusciti a creare un approccio completamente unico al trasporto di particelle.

Per fare ciò, gli scienziati hanno dovuto dividere l'array in blocchi separati facilmente controllabili e applicare un filtro inverso, grazie al quale sono riusciti trovare l'ampiezza e la fase ottimali per il controllo e, quindi, formare un'unica trappola ad una certa distanza da se stessi convertitori.

Certo, la tecnologia è ancora molto lontana da qualsiasi uso commerciale, ma la possibilità stessa di gestire gli oggetti a causa dell'uso delle onde sonore, sembra abbastanza promettente e può essere utilizzato in una varietà di aree industria.

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