Без всякой магии, процесс поднятия в воздух объектов обычно опирается на явление магнетизма или электрические поля. Однако звуковые волны могут также использоваться с целью уравновесить эффекты гравитации, чтобы подвешивать объекты и капли жидкости в воздухе. Впервые ученые из Швейцарского федерального института технологии в Цюрихе (ETH) смогли проконтролировать движение таких поднимающихся в воздух объектов. Кроме того, выглядя «круто», технология имеет значение для изучения различных химических реакций и биологических процессов, а также разработки и производства фармацевтических препаратов и электроники.
В отличие от разработанного в департаменте США Аргоннской Национальной Лаборатории Энергетики акустического левитатора, который способен подвесить капли в воздухе между двумя небольшими динамиками, новая технология, разработанная Daniele Foresti – доктором, научным сотрудником Лаборатории Термодинамики Новых технологий в ETH, допускает управление движением подвешенных капель и объектов так, что несколько капель могут быть смешаны в воздухе или объекты можно транспортировать.
Это позволяет смешивать капли – как магнитные, так и немагнитные – без любого возможного загрязнения или помех от поверхности. Она также позволяет эксперименты с определенными материями, которые разрушаются при контакте с поверхностями.
В то время, как более 100 лет назад было обнаружено, что звуковые волны могут прилагать достаточное усилие, чтобы подвешивать объекты, управление движением подвешенного объекта в воздухе оказалось более трудным. Foresti удалось то, что другие не смогли: включить несколько модулей эмиттер-отражателей параллельно друг другу. Изменяя акустические волны от модуля к модулю, он был в состоянии передать частицы или капли жидкости из одного модуля в следующий – по сути, серфингуя их на волне звука.
Foresti сказал нам, что его система использует ультразвук на 24 кГц, поэтому находится за пределами человеческого слуха (20 кГц), но в пределах слышимости собак. Он говорит, что длина волны ограничивает размер объектов, которые могут левитировать от 4 до 5 мм в диаметре, но длина объекта теоретически не ограничена. Кроме того, «громкие» акустические волны позволяют левитировать плотным материалам, таким как стекло, керамика, алюминий и сталь, подвески.
Пока Foresti и его команда успешно левитировали капли воды, углеводороды, различные растворители и даже зубочистки. В одном из тестов они левитировали гранулы растворимого кофе и капли воды перед объединением двух в воздухе. В другом – две капли жидкости при различных значениях рН были собраны вместе для создания капли, которая содержала флуоресцентный пигмент, светящийся только при нейтральном значении рН.
Foresti говорит, что технология может иметь широкий спектр применений, включая химические и биологические эксперименты, которые требуют начальной обработки частиц или капель, а затем анализа, не беспокоясь о каких-либо химических изменениях, которые могут произойти в результате контакта с поверхностью. Метод также может работать параллельно с несколькими объектами, укрепляя возможность его применения в промышленности.
