Britse onderzoekers zijn erin geslaagd relatief grote deeltjes in de lucht te houden met behulp van geluidsgolven.
Dat je iets op een bepaalde plek kunt laten zweven met wervels van geluid – akoestische levitatie genaamd – was al bekend. Helaas werkte een dergelijke 'trekstraal' alleen voor deeltjes kleiner dan de golflengte van het gebruikte geluid. Probeer je een groter deeltje gevangen te houden met een geluidswervel, dan begint het daardoor een draaiende beweging te maken. De baan van zo’n deeltje wordt bovendien gaandeweg steeds wijder, totdat het wegschiet.
Asier Marzo en collega’s van de University of Bristol hebben daar nu iets op gevonden. Zij houden deeltjes op hun plaats door links- en rechtsdraaiende geluidswervels snel af te wisselen. Dat levert een gecombineerde ‘virtuele wervel’ op, die wél grotere deeltjes voor langere tijd gevangen kan houden. En doordat het gebruikte geluid een frequentie heeft van 40.000 Hz, hebben menselijke oren er geen last van. (Allerlei dieren, waaronder honden, katten en schapen, kunnen dit soort geluidsgolven wel horen.)
Grotere deeltjes
Het grootste deeltje dat het team liet zweven, was een bolletje met een diameter van 1,6 cm. Daarnaast slaagden ze erin met hun virtuele wervels een bolletje van 5 cm dat op een tafelblad lag vast te zetten (in twee dimensies dus). Uit computersimulaties bleek dat de methode ook voor grotere deeltjes zou moeten werken.
Verder is het mogelijk om met behulp van virtuele geluidswervels zwevende objecten op een gecontroleerde manier te laten draaien. Door de wervels langer de ene kant op te laten draaien dan de andere kant, is de hoeksnelheid van het deeltje naar wens te manipuleren.
Nierstenen verplaatsen
Nu is het op zich al mogelijk om voorwerpen te laten zweven met behulp van magnetische velden – maar die methode kampt met een aantal nadelen, zegt Marzo. ‘Met magnetische levitatie kun je alleen materialen laten zweven die magnetisch of op zijn minst ferromagnetisch zijn. Akoestische levitatie werkt bij vaste stoffen en vloeistoffen; zelfs bij kleine insecten of stukjes voedsel. Bovendien moet je bij magnetische levitatie continu kleine correcties uitvoeren om het zwevende object op zijn plek te houden. Bij akoestische levitatie is dat niet nodig.’
Met het uitbreiden van akoestische levitatie naar grotere voorwerpen komen allerlei nieuwe toepassingen in beeld. ‘Dokters zouden bijvoorbeeld een echoapparaat niet alleen kunnen gebruiken om nierstenen mee op te sporen, maar ze er ook mee kunnen verplaatsen.’
Helaas is zo’n echoapparaat niet een, twee, drie ontwikkeld, zegt Marzo. ‘Daarvoor is een samenwerking tussen allemaal verschillende onderzoeksgroepen nodig, met natuurkundige, medische en elektronische expertise. Op de kortere termijn richten we ons op de vraag hoe we meerdere deeltjes tegelijkertijd kunnen manipuleren.’
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.