Wetenschappers van de Universiteit van Bath hebben deeltjes laten zweven met behulp van geluid in een experiment dat toepassingen zou kunnen hebben in zogenaamde "zachte robotica" en helpen onthullen hoe planeten zich beginnen te vormen.

Het onderzoeksteam, van de Universiteit van Bath en de Universiteit van Chicago, waren geïnteresseerd in hoe materialen samenklonteren als ze niet op een harde, vlakke ondergrond staan.

Ze gebruikten geluidsgolven om deeltjes met een diameter van ongeveer 1 mm te laten zweven en bestudeerden hoe deze deeltjes, gemaakt van het gewone plastic polyethyleen, interactie met elkaar in 2D in kleine groepjes van zes of zeven.

Wanneer er vijf deeltjes of minder zijn, clusteren de deeltjes in slechts één configuratie. Echter, wanneer er ten minste zes deeltjes zijn, er zijn een aantal verschillende vormen waarin ze kunnen samenkomen als ze bij elkaar worden gebracht, zoals de wetenschappers ontdekten.

Door de deeltjes te laten zweven en hogesnelheidscamera's te gebruiken, konden de onderzoekers deze verschillende configuraties vastleggen. Ze ontdekten dat groepen van zes deeltjes drie vormen kunnen vormen:parallellogram, chevron, en driehoek.

Door nog een deeltje toe te voegen om zeven te maken, betekende dit dat deeltjes samenklonterden in een van de vier vormen, elk lijkt op een bloem, een schildpad, een boom, of een boot.

Het team ontdekte dat door de frequentie van de geluidsgolven te veranderen, ze konden de clusters manipuleren en de opkomende vorm beïnvloeden. Ze ontdekten dat het herschikken van de vormen vaak afhangt van het feit dat één deeltje als een "scharnier" fungeert en rond de andere zwaait om opnieuw te configureren, die zeer nuttig kunnen zijn in een reeks potentiële toepassingen.

Dr. Anton Souslov van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Bath zei:"Zes deeltjes is het minimum dat nodig is om tussen verschillende vormen te veranderen, dat is waar dingen interessant worden.

"We hebben ontdekt dat door de ultrasone frequentie te veranderen, we kunnen de deeltjesclusters laten bewegen en herschikken. Dit opent nieuwe mogelijkheden om objecten te manipuleren tot complexe structuren. Misschien kunnen deze scharnieren die we waarnemen worden gebruikt om nieuwe producten en gereedschappen te ontwikkelen op het gebied van draagbare technologie of zachte robotica, waarbij wetenschappers en ingenieurs zachte, manipuleerbare materialen om robots te maken met meer flexibiliteit en aanpassingsvermogen dan die gemaakt van stijve materialen.

"Begrijpen hoe ultrasone krachten te beheersen is erg belangrijk - ultrageluid wordt al gebruikt in de industrie en in huishoudelijke producten, van het maken van kleine druppeltjes in luchtbevochtigers (voor droge Chicago-winters) tot het verwijderen van smurrie van harde oppervlakken. Voor ons wetenschappers, het tarten van de zwaartekracht om stof te laten zweven heeft ook dit meer fundamentele belang van het ontwikkelen van op aarde gebaseerde experimenten om te begrijpen hoe lichamen in de ruimte zoals planeten en manen zich beginnen te vormen wanneer ruimtestof samen begint te agglomereren."

De studie is gepubliceerd in Natuurfysica . Het onderzoeksteam is nu van plan om te kijken hoe akoestische levitatie grotere aantallen deeltjes kan samenbrengen om complexere structuren samen te stellen.