Teadlased esitlesid akustilist haardekiirt ({{commentsTotal}})

Akustiline haardekiir.
Akustiline haardekiir. Autor/allikas: A. Marzo/B. Drinkwater/S. Subramanian

Tahkete objektide õhus hõljuma panemist võib kohata pea igas korralikus ulmefilmis. Rühm teadlasi on suutnud nüüd seda teha nutika arvutialgoritmi ja ultrahelikõlarite abil. Lahendusest võiks olla tulevikus kasu näiteks veretrombide eemaldamisel.

Väikeste helmeste või veetilkade ultraheliga hõljuma panemises pole midagi uut. Helilaineid võib kirjeldada kui rõhu erinevusi erinevates ruumipunktides. Mõnes ruumipiirkonnas on rõhk piisavalt kõrge, et selle poolt avaldatav jõud suudab tasakaalustada või ületada isegi gravitatsiooni mõju, tõugates objekte madalama rõhuga piirkondade suunas. Seni on aga rõhuerinevuste loomiseks kasutatud seisulaineid, mis moodustuvad, kui pinnalt tagasi peegeldunud helilaine iseendaga liitub. Alternatiivselt saadetakse teiselt poolt teele täpselt sama sagedusega laine.

Praktikas tähendas see, et hõljuma pandavat objekti, näiteks plasthelmeid, pidid mitmest suunast ümbritsema kõlarid ja/või heli peegeldavad ekraanid. Hispaanias asuva Navarra ülikooli teadlased eesotsas Asier Marzoga esitlevad aga värskes töös lahendust, mis sarnaneb valgushologrammide loomisele.

Sarnaselt valguslainetele moodustavad helilained liitumisel interferentsi mustreid. Sõltuvalt lainete faasivahest viib liitumine nende nõrgenemise või tugevnemiseni. Kõlarid võivad sellisel juhul asuda vaid ühel pool, nagu hologrammide tekitamisel laserid. Taoliselt sündivad rõhuerinevuste mustrid võivad olla vägagi keerukad, meenutades visuaalselt näiteks seest tühje pudeleid, objekti mõlemalt poolt toetavaid pintsette või tornaadot.

Marzo kasutades nende tekitamiseks 64 identsest kõlarist koosnevat, mis tekitasid 40 000 hertsise sagedusega laineid. Suurema tööst tegi ära aga spetsiaalne algoritm, mille alusel laineharjad üksteise suhtes sobivalt nihkesse aeti. Akustiliste objektide digitaalseks visualiseerimiseks kasutati 3D-printerit.

Kuigi ajakirjas Nature Communications kirjeldavates katsetes panid teadlased hõljuma vaid polüstüreenist helmeid, märgivad nad, et lahenduse miniaturiseerimine võiks pakkuda uusi tööriistu arstidele. Olgu selleks neerukivide ja veretrombide eemaldamine või ravimite kehas sobivasse paika hõljutamine. Lisaks objektide õhus hoidmisele demonstreeris töörühm, et kergeid objekte saab panna pintsetikonfiguratsioonis pöörlema panna kiirusega kuni 2000 pööret minutis. Marzi hinnangul saaks seda kasutada näiteks rakkude tsentrifuugimiseks.

Suuremate objektide hõljuma panemine nõuab aga töörühma sõnul juba inimestele kuuldavate lainesageduste kasutamist, mis võib olla parimal juhul häiriv või halvimal juhul kurdistav.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa



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: