Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben met succes de technologie verbeterd om kleine deeltjes op te tillen met behulp van geluidsgolven. Hun "akoestische pincet" kon dingen van reflecterende oppervlakken tillen zonder fysiek contact, maar stabiliteit bleef een probleem. Nu, met behulp van een adaptief algoritme om te verfijnen hoe het pincet wordt bestuurd, hebben ze drastisch verbeterd hoe stabiel de deeltjes kunnen worden opgetild. Met verdere miniaturisering kan deze technologie worden ingezet in een breed scala aan omgevingen, inclusief de ruimte.

Zoals iedereen die naast een luidspreker staat kan bevestigen, kunnen geluidsgolven een echte, fysieke kracht uitoefenen. Met de juiste opstelling van luidsprekers op de juiste frequentie, amplitude en fase, wordt het mogelijk om die golven te superponeren en een invloedsveld op te zetten dat fysieke objecten kan duwen, optillen en vasthouden. Een dergelijke akoestische pincettechnologie belooft een volledig contactloze, contaminatievrije manipulatie van kleine voorwerpen.

Vorig jaar realiseerden Dr. Shota Kondo en universitair hoofddocent Kan Okubo van de Tokyo Metropolitan University contactloze lift en beweging van millimetergrote deeltjes met behulp van een halfronde reeks kleine ultrasone transducers. De transducers zouden individueel worden aangedreven volgens een uniek algoritme, waardoor ze velden van geluidsdruk kunnen opzetten die uiteindelijk objecten optillen en verplaatsen. De stabiliteit van hun "akoestische pincet" bleef echter een openstaand probleem.

Nu heeft hetzelfde team een ​​manier bedacht om dezelfde opstelling te gebruiken om aanzienlijke verbeteringen te bereiken in hoe ze deeltjes van stijve oppervlakken kunnen tillen. Er zijn twee "modi" waarin de transducers kunnen worden aangestuurd, waarbij tegenover elkaar liggende helften van hun halfbolvormige array in en uit fase worden gestuurd. Het nieuwe inzicht van het team is dat verschillende modi beter geschikt zijn om bepaalde dingen te doen.

Beginnend met een deeltje op een oppervlak, is een "in-fase" excitatiemodus beter in het optillen en verplaatsen van het deeltje dicht bij het oppervlak, met nauwkeurige targeting van individuele deeltjes op slechts een centimeter van elkaar. Ondertussen is een "uit-fase"-modus meer geschikt om het opgetilde deeltje in het midden van de array te brengen. Door adaptief te schakelen tussen de modi, kunnen ze nu het beste van beide modi benutten en een goed gecontroleerde, stabiele lift bereiken, evenals meer stabiliteit in de val als deze eenmaal is opgetild.

Dit is een belangrijke stap voorwaarts voor een futuristische technologie die ooit zou kunnen worden ingezet om monsters te manipuleren die strikt contaminatievrij moeten worden gehouden. Het team hoopt ook dat het ooit praktische toepassing zal vinden in de ruimte, waar concurreren tegen de zwaartekracht geen probleem is. De huidige studie is gepubliceerd in het Japanese Journal of Applied Physics . + Verder verkennen

Akoestisch pincet kan objecten oppakken zonder fysiek contact