Teadlased esitlesid ülikeerukaid akustilisi hologramme ({{commentsTotal}})

Autor/allikas: Melde et al.

Kontaktivabalt füüsiliste objektide liigutamiseks ei pea ootama ulmest tuntud haardekiiri. Sama töö teevad ära ka helilained. Rühm saksa teadlasi esitlevad eelnevatest omalaadsetest sada korda keerukamaid akustilisi hologramme, millest tõotab kasu tõusta meditsiinis ja mikroskoopias.

Näitkatsetes kasutas Max Plancki intelligentsete süsteemide instituudi teadlasrühm eesotsas Peer Fischeri ja Andrew Markiga hologramme muu hulgas vannis ulpivate paberpaadikeste edasi tõukamiseks, õhus veetilkade liigutamiseks ja manas vee all esile helmestest koosneva kahemõõtmelise rahutuvi.

''Ent tõsisemalt rääkides, neist võiks tõusta praktilist kasu diagnostikas ja terapeutilistes rakendustes. Näites soojendatakse ultraheliga praegu siseorganeid, et parandada vereringlust või isegi soovimatuid kudesid hävitada, kuid praeguste lahendustega saab enamasti tekitada vaid üksikuid fookuseid. Ideaalis oleks aga märksa parem, kui saaksid jaotada energia koes oma soovide järgi laiali,'' märkis Mark ERR Novaatorile.

Teine laiem rakendusala seostub kõrge lahutusvõimega ülesvõtete tegemisega. ''Lainetel põhineva mikroskoopiaga saab minna vaid teatud kauguseni. Ühel hetkel tuleb paratamatult difraktsioonipiir ette. Kuid kui sul on võimalik anda lainetele struktuur, siis on võimalik resolutsiooni veidi parandada,'' selgitas füüsik. Võrreldes valguslainetega on helilained saanud selles vallas aga suhteliselt vähe tähelepanu.

Suuresti on leige huvi taandunud katseseadmete rohmakusele – detailsete ülesvõtete tegemiseks ja keerukamate heliväljade loomiseks läheb reeglina tarvis ulatuslikke muundurite massiive. ''Need on praktikas väikesed iseseisvad kõlarid, millel on oma elektroonika ja tugisüsteem. Mida rohkem piksleid sa tahad, seda rohkem neid vaja läheb ehk keerukate heliväljade loomine muutub üha raskemaks,'' sõnas Mark. Suuremate massiividega on teadlaste käsutuses tuhatkond pikslit.

Uue lahendusega on võimalik luua ühe kõlariga piksleid aga kuni 15 000. Innovatsiooni alustalaks on õhukesed keeruka sisestruktuuriga 3D-prinditud plastlehekesed. Kuna helilainete levikukiirus sõltub keskkonna tihedusest, saab mikroõõnsustega nende levikut valikuliselt aeglustad aja kiirendada. Erinevalt ühtlase tihedusega plastplokkidest ei välju helilained lehekesi kõlari ette asetatuna seega plokkidest enam täpselt samas faasis. Lainete liitumisel saavad seeläbi tekkida vägagi keerukad mustrid. Tulemuseks on varasemastest sada korda keerukamad heliväljad.

Mark nentis, et lahendusel on võrreldes muunduritel põhineva lähenemisega ka miinuseid. Iga erineva kujuga helivälja loomiseks tuleb printida uus plastleht. Teisisõnu on hologrammid staatilised. Samas suutis ta kaaslastega näidata, et esile saab kutsuda ka kindlaid dünaamilisi efekte.

''Kui muunduritega luuakse tavaliselt üks lõks, milles osakest faasinihkega ringi lohistatakse, siis meie väljad võivad olla oluliselt keerukamad. Näiteks võime projitseeritud pilti ehitada sisse gradiendid. Lõks ei pea olema ilmtingimata üksik punkt, vaid näiteks sõõrikukujuline, milles osakesed siis vastavalt gradiendile ringi liiguvad, kuigi hologramm ise seisab paigal,'' laiendas füüsik. Täiendavaid võimalusi võiksid pakkuda hologrammid, mis kodeerivad korraga helisagedusest lähtuvalt mitmeid helivälju.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature.



ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: