Ez az új árnyékhullámvezető technika belső szerkezetek nélkül képes befolyásolni az egyes részecskéket.

Az "árnyékhullámvezető" fogalma úgy hangzik, mintha egy sci-fi-ből származna, de valójában ez egy mérnökök által kifejlesztett technika az anyag hanggal való manipulálására.

Az amerikai Duke Egyetem kutatói egy újfajta akusztikus csipesszel álltak elő, amely hanghullámok segítségével mozgat apró objektumokat anélkül, hogy megérintené őket. Alkalmazásuk a mikrorobotikától kezdve a gyógyszeradagoláson át az orvosbiológiai tudományokig (például a daganatok megcélzásáig vagy a műtétek elvégzéséig) terjed.

Ez az új módszer komplex akusztikus mintákat alkalmaz a folyadékban lévő apró részecskék irányítására. A Science Advances című folyóiratban megjelent tanulmány szerint a kutatócsoport két hangforrást használt arra, hogy egy kamrában szorosan zárt akusztikus mezőt hozzon létre, és a részecskéket azon keresztül mozgatja.

Korábbi technikák már bizonyították, hogy az akusztikus csipeszek képesek különféle részecskék befogására, forgatására és mozgatására. Voltak azonban korlátok, a jelenlegi elrendezések gyakran több hangforrást használnak, amelyek a részecskékre egymás mellett hatnak. A részecskék önálló manipulációját szilárd csatornaszerkezetek kialakításával érték el a kamrában, de ez károsíthatja a részecskéket és lelassíthatja mozgásukat.

Ez az új árnyékhullámvezető technika belső szerkezetek nélkül képes befolyásolni az egyes részecskéket. "Akusztikus hullámenergiát akartunk bejuttatni a kamrába, és egy, a kamrán kívül elhelyezkedő struktúrát akartunk használni a kamrán belüli hanghullámok alakjának szabályozására" - magyarázta Steve Cummer, a Duke Egyetem kutatója, a tanulmány társszerzője. Hozzátette: "Az eredmény egyfajta optikai szál a hang számára, amely alakítja a hang terjedését, és szándékosan szivárogtatja az energiájának egy részét a kamrába - ez egyfajta hangárnyék -, hogy virtuális csatornák segítségével irányítsa a benne lévő részecskéket."

Az árnyék-hullámvezetőket 3D-nyomtatott öntőformák hozzák létre, amelyeket polidimetil-sziloxán (PDMS) szilikonnal töltenek meg, amelybe légcsatornákat építettek. Ezek a csatornák diktálják, hogy a hanghullámok hol és hogyan lépjenek be a kamrába, és így a részecskéket hogyan kell irányítani. A vezető öntőforma a kamrán kívül marad, de a PDMS nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a víz, így a hanghullámok könnyen eljutnak a vezetőformából a kamrába.

Ezt a felszerelést használva a csapat két hangforrást helyezett el a kamra két végén, és ezekkel mozgatta a részecskéket a kamrán keresztül, pontosan szabályozott sebességet érve el összetett pályákon.

"Az akusztikus eszközöket nagyon nehéz átkonfigurálhatóvá tenni, de nagyon szeretnénk kitalálni, hogyan volna ez lehetséges, mert ez drámai javulást jelentene a technika használhatóságában" - mondta Junfei Li társszerző, a Duke kutatója, egyben arra is rámutatva, hogy milyen irányba folytatják a kutatásaikat.

Forrás: computerworld.hu / cosmosmagazine.com / advances.sciencemag.org