Helirakud Teevad Tilgad Tantsu Midairis

{h1}

Teadlased on eksperimentaalselt näidanud, kuidas kasutada heliribasid vedelike tilgad tõstmiseks ja keeramiseks mööda, mis on potentsiaalsete bioloogiliste ja farmatseutiliste rakendustega.

LONDON - Muusikahõngud ei saa teid ikka veel jalgade kergendamiseks, kuid esimese sammu selles suunas võib teha piltide levitatsioon heli abil. Teadlaste meeskond näitas eksperimentaalselt, kuidas tõsta ja keerata vedelike tilgad, kontrollides neid kõrgsageduslike helilainetega.

Teadlased on välja töötanud seadme, mis muudab vedelike tilgad "tantsuks", mis on hõõguval kohal, ilma plahvatuseta. Selle saavutamine võib viia potentsiaalsete bioloogiliste ja farmatseutiliste rakenduste, näiteks keemiliste reaktsioonide uurimiseni äärmuslikes keskkondades, neid häirimata kontakti kaudu, ohtlike materjalide liikumist ning uute materjalide analüüsimist ja katsetamist ilma saastumise ohtu tekitamata. Seda võib kasutada ka Maa mikrograktiitsuse katsetes.

Meeskond kirjeldab seadet, mis töötab sagedusega 32,5 kilohertsi, oma paberkandjal, mis on hiljuti avaldatud ajakirjas Physical Review Letters. Akustilised lained on ultraheli ulatuses - liiga kõrged inimese kõrva kuulmiseks, kuid väga valjulised, lõhkamine ligikaudu 160 detsibelliga, kus 120 dB on inimese kuulde piiri, teatas uuringu kaasautor Daniele Foresti, füüsik Šveitsi Föderaalse Tehnoloogiainstituudi (ETH) juures Šveitsis Zürichis. [Vaata videot tilgad Tantsimine Midairis]

Püsivad lained

Akustiline või heliline laine on survelaine ja jõud, mida see toodab, võib raskust ületada.

Kui akustiline andur vabastab heli laine ja otse vastupidi peegeldaja peegeldab seda lainet endalt endalt, on tuletatud laine tuntud kui "püsiv laine" - üks koos mitmete statsionaarsete sõlmedega, mis püsivad ühes kohas, isegi kui laine ostsillaerub. Nõlvade jõud võib vastu võtta gravitatsiooni, muutes suhteliselt suured esemed veekindla tihedusega ühes kohas, veidi üle sõlme. Sellised tilk-hovering eksperimendid viidi läbi nii kaua kui 1970-ndatel. [6 suurimat raskusastme mõju]

Kuid Foresti ja kolleegid ei soovinud, et tilgad ainult hõljuvad kaldale; nad tahtsid neid manipuleerida ja tilgad juhtida kontrollitud viisil.

"Meie kontseptsioon põhineb kolmel... arvuti kontrollitavatel resonaatoritel, mis võivad luua akustilise püsiva laine ja muuta selle kuju kindlaksmääratud ruumis," ütles Foresti.

Teadlased panid resonaatorid ringi, 120 kraadi üksteise suhtes. Iga arvuti kontrollitud resonaator tekitab akustilise püsiva laine sagedusega umbes 32,5 kHz ja kui lainekujud muutuvad, siis liiguvad sõlmed aeglaselt - ja nende kohal asuvad esemed liiguvad ka kõrgemale. Assamblee loob kontrollitud levitusruumi, mis sarnaneb ümbermõõduga umbes 5-6 cm (2-2,4 tolli) kettale, "ütles Foresti.

Selleks, et kontrollida, kui suurel määral ja millisel viisil lendavad tilgad, tuleb lihtsalt korrigeerida helilainete amplituudi (lainekõrgus), muutmata faasi või laine asukohta selle päritolu suhtes. Teisisõnu, lihtsalt suurendage helitugevust. Sel moel on võimalik tilgast kinni hoida, pühkida pisut ellipsoidse kujuga ja keerata seda õhku surudes või juhtida seda kontrollitud orbitaalsel moel ilma seda hävitamata. (Teadlased on juba mõnda aega püüdnud pihustuste levitamist ja nende liikumist mööda minema, kuid nüüd on neil õnnestunud ka kontrollitud viisil pöörata ja ilma, et need poppiksid.)

"Heli-lainete moduleerimise abil saame" pöörata "levitatsiooni välja," ütles Foresti. "Süsteem sarnaneb kolmefaasilise elektrimootoriga, kuid sel juhul ei muudeta signaali faasi, vaid ainult amplituudi." (Sellised mootorid tuginevad kolme sama sagedusega vahelduvvoolule, mis saavutavad piigi väärtused üks kolmandik lainetsüklis üksteisest, nii et lained on tasakaalus.)

Praegu on pöörlemiskiirus liiga aeglane ja sagedus on liiga kõrge, et seade saaks levitada palju suuremaid objekte. "Me peame lahkuma ultraheli vahemikust ja sisestama helisignaali," sõnas Foresti.

Potentsiaalsed rakendused

Teadlased ütlevad, et uuringute tagajärjed on arvukad. "Kontaktivaba tehnika tähendab seda, et pind ei puutu kokku, seega ei ole saastunud: me ei pea muretsema selle pärast, et proovi puutuks kokku konkreetse materjaliga," sõnas Foresti. "Isegi nailon ja teflon on saastunud bioloogiliste testidega."

Ja ükski kontakt ei tähenda hõõrdumist, lisas ta. Saavutamine võib vähendada ka raisatud materjali. Eriti väikestel kaaludel on veepiber kleepunud pinnale; Lõppude lõpuks on pinnad niisked ja veekindlad klaasile. "Kontaktivaba lähenemisviisi korral võime kasutada kogu vedelaid proove, ilma et neid raputataks konteineri seintel," ütles ta.

Lõpuks, ühtki kontakti pole võrdne ka tasuta juurdepääsuga: bioanalüütiliste mõõtmistega nagu spektromeetria, konteineri olemasolu toob mõõtmistele müra ja võib olla vigade allikas. Kuid kui kontakti pole, pole müra.

Ühendkuningriigi Brightoni Ülikooli soojusinstituudi professor Marco Marengo, kes ei osalenud uuringus, ütles, et uuring võib viia ka bioloogia ja meditsiinis kasutamisele. "See on huvitav geneetilisteks manipulatsioonideks, kuna on võimalik kontakti erinevate DNA ahelatega ühes ühekorpuses," ütles Marengo.

Järgne meile @wordssidekick, Facebook& Google+. Originaalartikkel WordsSideKick.com'ist.Järgige artiklit Twitteris @SciTech_Cat.


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com