28/10/2015 - Ein Doktorat der UPNA beteiligt sich an der Konstruktion eines Levitationsgeräts durch Schallwellen

Menéame

Ein Team von Forschern der öffentlichen Universitäten Navarra, Bristol und Sussex (Großbritannien) in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Ultrahaptics, hat er den ersten Schall-Traktorstrahl der Welt gebaut, der Objekte durch Schallwellen heben und bewegen kann. Der Hauptautor dieser Arbeit, heute in der Zeitschrift veröffentlicht "Nature Communications", ist der Computeringenieur Asier Marzo Pérez, Doktorand an der Navarra Institution.

Traktorstrahlen sind mysteriöse Taten, die Objekte ohne physischen Kontakt und aus der Ferne fangen und heben können. Dieses Konzept, das von Science-Fiction-Autoren und Filmen wie den Sagas von "Star Trek" oder "Der Krieg der Galaxien" verwendet wurde, hat Wissenschaftler und Ingenieure immer wieder fasziniert. Nun haben Forscher einen funktionalen Traktorstrahl gebaut, der Schallwellen mit hoher Intensität verwendet, um ein akustisches Hologramm zu erzeugen, das kleine Objekte fangen und bewegen kann.

Die Technik kann eine breite Palette von Anwendungen haben. Eine industrielle Produktionslinie könnte z. B. empfindliche Gegenstände transportieren und zusammenführen, und zwar ohne physischen Kontakt. Darüber hinaus würde eine Miniaturversion es ermöglichen, Kapseln mit Arzneimitteln, mikrochirurgischen Instrumenten oder Blutgerinnseln im menschlichen Körper durch lebende Gewebe zu fangen und zu manipulieren.

“Es war eine unglaubliche Erfahrung, als wir zum ersten Mal Objekte im Traktorstrahl schweben sahen. - bekräftigt Asier März, der an der Universität Navarra in Informatik tätig war, wo er den Master in Informatiktechnik studierte, und Hauptautor der Projekt- Ja. Harte Arbeit hat Früchte getragen. Nun müssen wir die Anwendungen weiter entwickeln, die für die Gesellschaft wirklich von Nutzen sein können.”.

Bruce Drinkwater, Professor für Ultraschalltechnik an der Universität Bristol, bemerkte: "Wir alle wissen, dass Schallwellen körperliche Wirkungen haben können, aber hier haben wir es geschafft, den Ton mit einem noch nie dagewesenen Präzisionsgrad zu steuern.”.

Sriram Subramanian, Professor für Informatik an der Universität Sussex und Mitbegründer von Ultrahaptics, fügt hinzu: "Mit unserem Gerät manipulieren wir Objekte mitten in der Luft, offensichtlich, indem wir die Schwerkraft herausfordern. Um dies zu erreichen, steuern wir individuell eine Vielzahl von Lautsprechern mit einer optimalen Lösung, die ein akustisches Hologramm erzeugt, das mehrere Objekte in Echtzeit ohne Kontakt bearbeiten kann".

Hochfrequenzwellen mit Miniaturlautsprechern

Die Forscher verwendeten eine Reihe von 64 Miniaturlautsprechern, um Hochfrequenz- und Hochintensitätswellen zu erzeugen. Der Traktorstrahl arbeitet, indem er das Objekt mit einem lauten Sound umgibt. Dies schafft ein Kraftfeld, das das Objekt an seiner Stelle hält. Durch sorgfältige Steuerung des Lautsprecherausgangs ist es möglich, das Objekt zu bewegen und zu drehen.

Das Gerät hat gezeigt, dass es drei optimale Formen für akustische Kraftfelder gibt. Das erste Feld ähnelt ein paar Fingern oder Pinzetten. Der zweite ist ein akustischer Wirbel (die Objekte werden in der Mitte gefangen, während sie mit hoher Geschwindigkeit rotieren), und der dritte ist ein hoher Käfig, der Objekte aus allen Richtungen umgibt und sie an ihrem Platz hält.

Bei früheren Arbeiten musste das Objekt mit Lautsprechern umgeben werden, was die Erweiterung der Bewegung einschränkt und viele Anwendungen einschränkt. 

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