Трагический оперный Rigoletto может довести Вас до слез, но здесь является более буквальным применением движущейся энергии звука. Звуковые волны с частотами чуть выше человеческого слушания могут поднять крошечные частицы и жидкие капельки и даже переместить их, продемонстрировала бригада инженеров. Трансгрессия могла открыть новые способы обращаться с тонкими материалами или фармацевтическими препаратами соединения.
Исследователи уже развили несколько методов поднятия. Например, электростатические или магнитные поля могут проявить сконцентрированную силу на объекте противодействовать силе тяжести. Но эти области работают только над металлическими сущностями или материалами с магнитными свойствами.
Звуковые волны не различают, однако, и физики решили основной принцип «акустического поднятия» почти век назад. Вибрационная пластина генерирует звуковую волну, подпрыгивающую против другой поверхности для создания стабильной постоянной волны.
Пункты более низкого давления в этом статическом образце могут заманить в ловушку частицу. Ученые изучили, как держать все более и более тяжелые частицы включая суперплотный иридий и даже жидкие капельки в этом акустическом приятном пятне.
Но до сих пор, который был в значительной степени степенью уловки, говорит инженер-механик Димос Пуликэкос из швейцарского федерального Технологического института в Цюрихе. «Это походит, у нас был автомобиль, который мы сделали знатоком и знатоком, но это осталось припаркованным. Мы так и не смогли ездить».
Перемещение жидкости со звуком является тонким уравновешиванием, говорит он. Поскольку Вы изменяете акустическую силу для третирования капельки, Вы рискуете разрушать его со слишком большим давлением.Бригада Пуликэкоса провела 4 года, пытаясь сдвинуть их плавающие капельки с места от бездействия. Наконец, они забеременели установки стиля шахматной доски с многократными вибрационными пластинами, каждый генерирующий ее собственную звуковую частоту.
Путем изменения частоты, которую испускает каждая пластина, они могут переместить акустическую область и объект, заманенный в ловушку внутри. Их новый дизайн, описанный онлайн сегодня в Продолжениях Национальной академии наук, может точно управлять поперечным движением жидких капелек при хранении их плавающий гладко в воздушном пространстве. Это может также переместить их к друг другу.
Когда две капельки вызываются в то же место, они могут соединиться в единственную капельку или реагировать существенно. Жестокий союз натрия и воды, например, является типом реакции, которой, лучше всего наблюдаемой и управляют издалека, говорит Пуликэкос.В новом исследовании, жидкостях слияний бригады с твердыми частицами, растворяя кофе в водной капельке, и также использует установку, чтобы снять и прясть зубочистку. Ранее, никто не был в состоянии управлять объектами, больше, чем несколько миллиметров в диаметре, говорит физик Крис Бенмор Аргонна Национальная Лаборатория в Лемонте, Иллинойс, кто не был вовлечен в работу.
Метод ограничивается объектами приблизительно три раза плотность воды, но бригада теперь работает для раздвижения ее границ. Путем изменения формы размышляющей поверхности для создания более сильной акустической силы они ожидают перемещать более плотные материалы, такие как сталь.
«Что они сделали, является довольно впечатляющим», говорит Бенмор, развивающий акустические методы поднятия для изменения жидкостей для фармацевтических препаратов. Поперечное движение, которым управляют, требует кропотливой координации акустических областей выше каждой пластины. «Я не знаю, что чей-либо когда-либо испытанный, чтобы сделать это прежде», говорит он. Если увеличено, процесс мог бы позволить «бесконтактное» собрание препарата: Химические компоненты могли быть объединены и затем перемещены из пути без риска загрязнения от твердых поверхностей. Бригада сообщает, что их метод мог также использоваться, чтобы ввести ДНК в растворе в клетки в девственной среде или обращаться с коррозийными химикатами, которые повредят их контейнеры.
*Исправление, 16 июля, 14:05: Эта статья была исправлена. Это ранее заявило, что водные капельки не могли быть сняты с магнитными или электростатическими силами. Однако магнитная левитация использовалась для подъема водных капелек в предыдущем исследовании.
Пример был удален в исправленной версии.