Wetenschappers in Engeland zijn erin geslaagd om kleine deeltjes gericht te verplaatsen met behulp van gebundelde geluidsgolven. Ze denken dat deze techniek op termijn kan dienen als ‘akoestisch pincet’, een manier om binnenin weefsel kleine operaties uit te voeren.
Onderzoekers van verschillende universiteiten in Groot-Brittannië zijn al langer bezig om met ultrageluid (geluid bij frequenties die we niet kunnen horen) deeltjes te manipuleren. Het lukte een paar jaar terug al om kleine bolletjes schijnbaar in de lucht te laten zweven: akoestische levitatie. In recenter onderzoek bleek dat je de deeltjes ook kunt verplaatsen (lees: 'Trekstraat van geluid laat deeltjes zweven').
Nu laten onderzoekers van de University of Bristol in Engeland voor het eerst zien dat met het ultrageluid deeltjes heel gericht een bepaalde kant op te duwen zijn (persbericht). Ze publiceren erover in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS. Die deeltjes kunnen zich zelfs in ons lichaam bevinden. Het team onderzoekers denkt dat met hun systeem in de toekomst eenvoudige inwendige operaties uit te voeren zijn, of medicijnen heel lokaal kunnen worden afgeleverd.
Hechten
Ze gaven ook al een eenvoudige demonstratie van de mogelijkheden. Ze maakten twee bolletjes van polystyreen - diameter 1 mm - vast aan een dunne hechtdraad (zie foto hieronder). Vervolgens gebruikten ze hun akoestische pincet om met het draadje een stukje stof te ‘hechten’.
Het ‘akoestische pincet’ werkt als volgt. De onderzoekers gebruiken een heleboel identieke luidsprekertjes, 256 in dit onderzoek (op de openingsfoto is dit array onderin de foto te zien, vanaf de zijkant). Die zenden allemaal een toon uit bij een frequentie die onhoorbaar is. Tegelijkertijd is het geluidsniveau hoog; logisch, want er is veel energie nodig om deeltjes te manipuleren.
Met behulp van software is de fase van de geluidsgolven die vanuit elke luidspreker komen precies in te stellen. Zo ontstaat een samenspel van geluidsgolven die op sommige plekken elkaar versterken en op andere plekken elkaar uitdoven.
Dalletje
Een deeltje ervaart een dalletje, waar het in gevangen zit: het akoestische pincet heeft het deeltje ‘vast’. Door met de fases van de gecombineerde geluidsgolven te spelen, is het deeltje zelfs op te pakken en te verplaatsen, zo laten de Engelse wetenschappers nu zien. Dit doet erg denken aan het optische pincet (Nobelprijs voor de natuurkunde van 2018), dat kleine deeltjes vasthoudt en kan verplaatsen met behulp van laserstralen.
Het nadeel van lasers is echter dat die alleen in transparante media te gebruiken zijn. Voor in weefsel heb je er dus niets aan. Geluidsgolven kunnen hier wel uit de voeten, want die gaan gewoon door weefsels heen. Denk maar aan het maken van een echo van je ongeboren baby of het vergruizen van nierstenen.
Een tweede voordeel van de geluidsgolven is dat ze veel minder energie bevatten dan de laserstralen voor hetzelfde effect op een deeltje. ‘Het optisch pincet is een fantastische technologie, maar bij het verplaatsen van een cel zit je altijd gevaarlijk dicht bij het kapotmaken ervan. Met de akoestische oplossing verplaatsen we de cel op een soortgelijke manier, maar met veel minder energie’, zegt hoogleraar Bruce Drinkwater van de University of Bristol in het persbericht.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.