Wetenschappers hebben een manier bedacht om akoestische golven te gebruiken om materie te laten zweven en te beheersen. en ze delen hun plannen met het publiek. BristollG/YouTube

Star Wars-films gezien? Dan weet je alles van trekstralen - een soort snufje waarmee een ruimtevaartuig een kleiner schip kan grijpen en voortslepen alsof het met een kabel is vastgesjord, allemaal door een soort onzichtbare kracht te gebruiken die de scenarioschrijvers niet echt de moeite nemen om uit te leggen.

We zullen, dankzij onderzoekers van de U.K. University of Bristol, nu kun je je eigen apparaat bouwen dat een nieuw soort trekstraal creëert - een die geluidsgolven uit de ene richting gebruikt om te vangen, zweven en objecten trekken. Het enige dat u nodig hebt, is toegang tot een 3D-printer, zodat u de onderdelen kunt afdrukken op basis van bestanden die ze online hebben geplaatst, en een beetje tijd voor montage. Ze hebben zelfs een video gemaakt over het bouwen van het apparaat:

Er is een vangst, natuurlijk. Ben niet van plan om een ​​ruimtevaartuig te slepen met deze trekstraal, omdat het alleen in staat is om echt kleine objecten te verplaatsen - die zo groot zijn als kralen of kleine insecten.

Asier Marzo, onderzoeksassistent van de Universiteit van Bristol, de hoofdauteur van een artikel over het project dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Applied Physics Letters, zegt dat de akoestische trekstraal afhankelijk is van het feit dat geluid een mechanische golf is die vaart draagt.

"Bijvoorbeeld, als je rijst op een tafel zet terwijl de radio heel hard speelt, de rijst zal bewegen; of als je bij een concert bent, je voelt je borst trillen, ' zegt hij via e-mail. 'Als we echografie gebruiken, we kunnen krachtigere golven gebruiken zonder dat ze pijnlijk zijn voor de menselijke oren."

Hij legt uit dat wanneer een paar geluidsemitterende apparaten een staande golf creëren - dat wil zeggen, reeksen van knooppunten met lage amplitude en antiknooppunten met hoge amplitude - het is mogelijk dat vaste deeltjes vast komen te zitten in de knooppunten. Dat is een truc die wetenschappers al tientallen jaren kunnen. Maar Marzo en collega's hebben dat idee naar een ander niveau getild.

"Onze systemen hebben veel kleine luidsprekers die allemaal met dezelfde amplitude en frequentie uitzenden, "zegt hij. "We ontwerpen hun fasen zorgvuldig om ze interferentiepatronen te laten creëren met de vormen die we willen." wat ze creëren is een akoestisch hologram - een driedimensionale vorm gemaakt van geluid, die een vast object van luide regio's naar stillere kan duwen.

Marzo en andere onderzoekers, in samenwerking met een bedrijf genaamd Ultrahaptics, gebruikte dat concept om de allereerste akoestische trekstraal te creëren, die ze beschreven in dit artikel uit 2015 in het tijdschrift Nature.

"Dit was ontzettend gaaf, maar was complex en duur en dus alleen wij konden de experimenten uitvoeren, " ultrasoon professor Bruce Drinkwater schrijft in een e-mail. "Dus, dit zette ons aan het denken, kunnen we dit apparaat terugbrengen tot de essentie en een trekstraal ontwerpen die gemaakt kan worden voor minder dan £ 100? En, van het papier, je kunt zien dat we dit hebben bereikt." Dat bedrag is ongeveer $ 122.

Marzo is ook enthousiast over het idee om het concept weg te geven, zodat andere mensen ermee kunnen experimenteren. "Ik denk dat ik hier spijt van zal krijgen als ik honger heb zonder werk, " zegt hij. "Maar ik denk dat het van grote waarde is om wetenschap toegankelijk te maken, zodat iedereen eraan kan deelnemen."

Hoewel je je misschien een gigantische versie van het apparaat zou voorstellen die ooit schepen zou slepen of vijandelijke vliegtuigen zou vangen, Marzo zegt dat het echte potentieel van de akoestische trekstraal veel kleinere dingen verplaatst. Zo'n apparaat, bijvoorbeeld, zou ooit kunnen worden gebruikt om deeltjes in het menselijk lichaam te manipuleren - om pijn van een niersteen te verlichten, bijvoorbeeld, of om een ​​capsule met een medicijn naar de juiste plek in het lichaam te verplaatsen.

"Dit is mogelijk, aangezien geluid nog beter door water of ons lichaam gaat dan door lucht, ' zegt Marzo.

De akoestische trekstraal kan productietoepassingen hebben. "Ik ben heel enthousiast over het idee van een contactloze productielijn, " Zegt Drinkwater. "Hier stel ik me een object (waarschijnlijk klein) voor dat contactloos in elkaar wordt gezet. Dit kan toepassingen hebben in farmaceutica of elektronica, waar het echt belangrijk is om besmetting te voorkomen."

En Marzo stelt zich ook een nog duizelingwekkendere mogelijkheid voor. Aangezien toekomstige versies van de technologie op een dag de individuele levitatie van duizenden deeltjes tegelijk mogelijk kunnen maken, het zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van digitale 3D-schermen "waarin elke pixel is gemaakt van een zwevend deeltje, " hij zegt.

Dat is nou cool

NASA werkt al een tijdje aan een trekstraal die licht gebruikt.