تعلیق اشیا با صوت + فیلم

به گزارش ایسنا و به نقل از وایرد، معلق ماندن اشیا روی هوا همواره یکی از این مواردی بوده است که در فیلم‌های علمی - تخیلی به آن پرداخته شده و می‌توان گفت از مدت‌ها پیش به مردم وعده داده شده است. اکنون این خیال در حال گرفتن رنگ واقعیت به خود است، هرچند که جز به تحقق پیوستن قطارهایی که با نیروی مغناطیسی معلق می‌مانند و به دلیل عدم وجود نیروی اصطکاک با سرعت زیاد حرکت می‌کنند، هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد.

اکنون این خیال در شکل تعلیق هدفمند اشیا با امواج فراصوت، زمینه‌ای نوظهور است که محققان در سراسر دنیا در حال توسعه آن هستند، چرا که می‌تواند کاربردهای زیادی در زمینه‌های متفاوت داشته باشد.

"کریس بنمور" فیزیکدان آزمایشگاه ملی "آرگون" در ایلی‌نویز و همکارانش در حال کار بر روی این فناوری هستند. این فناوری اصطلاحا "تعلیق صوتی" یا "شناوری آکوستیک"(acoustic levitation) نامیده می‌شود و به گونه‌ای به نظر می‌رسد که فرد ناظر تصور می‌کند دچار توهم بینایی و خطای دید شده است.

به استثنای فضای خلاء، صدا در همه جا وجود دارد. اکثر مردم به صوت به عنوان یک چیز فیزیکی فکر نمی‌کنند. با این حال، صوت می‌تواند بر روی یک جسم نیرو وارد کند و گاهی اوقات نیروی کافی برای حرکت یک شی را وارد می‌کند.

تعلیق یا شناوری آکوستیک (صوتی) از خواص صوت در اشیاء جامد استفاده می‌کند و آنها را به تعلیق درمی‌آورد.

شناوری آکوستیک چیزی است که دانشمندان صدها سال در تلاش برای رسیدن به آن بوده‌اند. با این حال فیزیکدانان در سال‌های اخیر به قدرت امواج صوتی برای این منظور احاطه یافته‌اند.

در سال 2012، محققان آزمایشگاه ملی"آرگون"(Argonne) کشف کردند که چگونه از امواج صوتی برای جدا کردن داروهای مختلف استفاده کنند.

تیم بین‌المللی مطالعه جدید امیدوار است از انبرک صوتی برای دستکاری ذرات در آب استفاده کنند و از آنجا، به سراغ بافت‌های زیستی می‌روند.

این فناوری توانایی استفاده را در فارماکولوژی، شیمی و حتی رباتیک نیز دارد و این‌گونه عمل می‌کند که دو شیپور که روبروی هم قرار گرفته‌اند با سرعت 22 هزار بار در ثانیه ارتعاش می‌کنند (امواج فراصوت منتشر می‌کنند).

"بنمور" می‌گوید: وقتی این دو موج با هم تداخل می‌کنند، موجی به نام "موج ایستا" را پدید می‌آورند، بنابراین اشیا بسته به قدرت امواج می‌توانند بین آنها معلق بمانند.

این امواج بصورت عمودی کشش جاذبه را خنثی می‌کنند، بنابراین توپ‌های کوچک یا حتی قطرات آب را می‌توان بین دو شیپور به حالت تعلیق درآورد.

مشاهده این توپ‌های کوچک که در هوا معلق مانده و می‌لرزند، مسحور کننده و جذاب است، اما فراتر از ارزش سرگرمی، این فناوری در دنیای علم می‌تواند کاربردهای فراوانی نظیر چگونگی برهم‌کنش مولکول‌ها داشته باشد.

"بنمور" می‌گوید: آنچه ما قادر به انجام آن هستیم این است که به ساختار اتم‌ها نگاه کنیم. این امر می‌تواند تصویر کند که چه شرایطی برای ساخت داروهای مؤثرتر نیاز است و اینکه چگونه بدن، دارو را با سرعت بیشتری جذب کند.

از کاربردهای دیگر این فناوری می‌توان به توسعه یک الگوریتم جدید اشاره کرد که به دانشمندان کمک کرد تا اشیای متعدد را با استفاده از امواج صوتی در موقعیت‌های بسیار راهبردی معلق کنند. محققان به خاطر توانایی سیستم ابداعی خود در دقیق و صحیح قرار دادن اشیاء در موقعیت‌های دلخواه، نام سیستم خود را "موچین صوتی" گذاشتند.

پروفسور "بروس درینک‌واتر" سخنران دپارتمان مهندسی مکانیک در دانشگاه بریستول گفت: برنامه‌های زیادی برای بازخوانی و دستکاری سلولی وجود دارد و سیستم‌های صوتی برای این کار ایده‌آل هستند.

محققان همچنین از کره‌های دو میلی‌متری در انتهای یک نخ نازک استفاده کردند. سپس آنها از سیستم موچین صوتی استفاده کردند و موفق شدند 25 ذره را در هوا با دقت کنترل کنند.

"آسیر مارزو" یکی از محققان این مطالعه توضیح داد: انعطاف‌پذیری امواج فراصوت ما را قادر می‌سازد تا بر روی مقیاس میکرومتر برای حرکت سلول‌ها در ساختارهای چاپ 3بعدی شده یا بافت زنده عمل کنیم. اما ما همچنین می‌توانیم در مقیاس وسیع‌تری کار کنیم.

محققان دانشگاه ساسکس (Sussex) در مطالعه‌ای دیگر موفق به ابداع دستگاهی به نام "سوندبندر"(SoundBender) به معنای "خم کننده صوت" شدند که همانطور که از نامش پیدا است، توانایی منحرف کردن امواج صوتی را به منظور معلق نگه داشتن اشیا دارد

این دستگاه یک سیستم ترکیبی از چند مبدل یا ترارسان (Transducer) یا PAT و فراماده صوتی (acoustic metamaterial) است. PATها از یک سری از مبدل‌های کوچک ساخته شده‌اند که هر کدام از آنها، امواج فراصوت منتشر می‌کنند و می‌توان روند انتشار امواج آن را تغییر داد.

مبدل‌ها در یک صفحه مستطیلی قرار گرفته‌اند که روی آنها یک فراماده با طراحی دایره‌ای برای هدایت امواج صوت به اطراف و ایجاد یک فضای تو خالی در وسط قرار دارد.

این ترکیب باعث می‌شود که اجسام کوچکی که بالای موانع قرار داده شده‌اند در مرکز میدان صوتی معلق بمانند که تیم سازنده در این مورد از قرار دادن یک ذره در بالای یک آدمک لگو استفاده کرده‌اند.

این فرآیند را می‌توان لمس کرد، بدین صورت که اگر کسی دستش را روی این دستگاه بگیرد، میدان امواج صوتی را حس خواهد کرد و همانطور که در ویدیو دیده می‌شود، شعله شمع تحت تاثیر این امواج قرار می‌گیرد و تغییر جهت می‌دهد.

"جیان‌لوکا ممولی" یکی از سازندگان دستگاه می‌گوید: این یک قدم مهم برای تعلیق توسط امواج فراصوت است و نقص قابل توجهی را که مانع توسعه در این زمینه شده است، برطرف می‌کند. ما کنترل فوق‌العاده پویا و واکنش‌پذیر را به دست آورده‌ایم، بنابراین تا تنظیمات در زمان واقعی فقط یک قدم باقی مانده است.

از این دستگاه می‌توان در موزه‌ها استفاده کرد، همچنین می‌توان بو و عطر را توسط این دستگاه به نقاط دلخواه و یا اتاق‌های هدف رساند.

"سریمام سوبرامانیان" سازنده اصلی SoundBender می‌گوید: با دستیابی به این دستگاه، اکنون می‌توانیم مقیاس آن را افزایش دهیم تا اجسام بزرگتری را تحت تاثیر قرار دهد. ما همچنین در حال بررسی نحوه ارتقا پهنای باند این وسیله هستیم تا بتواند با همه فرکانس‌های صوت کار کند. به عنوان مثال، می‌توانیم موسیقی در حال پخش از رادیو را به نقطه مشخصی از خودرو یا خانه برسانیم، در حالی که بقیه قسمت‌ها آن را نمی‌شنوند.

مرورگر شما از ویدئو پشتیبانی نمی‌کند. فایل آن‌را از اینجا دانلود کنید: video/mp4

انتهای پیام