O echipă de cercetători de la University of Minnesota a descoperit o modalitate de a manipula obiecte cu ajutorul undelor ultrasonice, deschizând calea pentru mișcarea fără contact în industrii precum producția și robotica, fără a fi nevoie de o sursă de energie internă. Invenția pare desprinsă din celebra saga Star Wars!
Deși s-a demonstrat anterior că undele de lumină și de sunet pot manipula obiecte, obiectele au fost întotdeauna mai mici decât lungimea de undă a sunetului sau a luminii, sau de ordinul milimetrilor, respectiv al nanometrilor.
Echipa de la Universitatea din Minnesota a dezvoltat o metodă care poate deplasa obiecte mai mari folosind principiile fizicii metamaterialelor.
Cea de-a cincea forță a naturii! Descoperirea istorică de la CERN
Ce sunt metamaterialele
Metamaterialele sunt materiale care sunt proiectate în mod artificial pentru a interacționa cu undele, cum ar fi lumina și sunetul. Prin plasarea unui model de metamaterial pe suprafața unui obiect, cercetătorii au reușit să folosească sunetul pentru a-l dirija într-o anumită direcție fără a-l atinge fizic.
„Știm de ceva vreme că undele, lumina și sunetul pot manipula obiectele. Ceea ce diferențiază cercetarea noastră este faptul că putem manipula și prinde obiecte mult mai mari dacă facem din suprafața lor o suprafață metamaterială sau o „metasuprafață””, a declarat Ognjen Ilic, autorul principal al studiului .
„Atunci când plasăm aceste modele minuscule pe suprafața obiectelor, practic putem reflecta sunetul în orice direcție dorim. Și, făcând acest lucru, putem controla forța acustică care se exercită asupra unui obiect.”
O invenție desprinsă din Star Wars
Cu ajutorul acestei tehnici, cercetătorii pot nu numai să deplaseze un obiect înainte, ci și să îl tragă spre o sursă – ceea ce nu diferă prea mult de tehnologia razei tractoare din poveștile științifico-fantastice precum Star Wars.
Metoda lor s-ar putea dovedi utilă pentru deplasarea obiectelor în domenii precum producția sau robotica.
„Manipularea fără contact este un domeniu fierbinte de cercetare în domeniul opticii și electromagnetismului, dar această cercetare propune o altă metodă de acționare fără contact care oferă avantaje pe care alte metode ar putea să nu le aibă”, a declarat Matthew Stein, cercetător la Departamentul de Inginerie Mecanică al Universității din Minnesota.
„De asemenea, în afara aplicațiilor pe care le permite această cercetare, extinderea cunoștințelor noastre de fizică este un lucru foarte interesant de făcut în general!”
Misterul ,,materiei întunecate”. Există o a cincea forță a naturii, încă nedescoperită?
Deși acest studiu este mai mult o demonstrație a conceptului, cercetătorii își propun să testeze în viitor frecvențe mai mari ale undelor și diferite materiale și dimensiuni ale obiectelor.
„Într-o mulțime de domenii ale științei și ingineriei, în special în robotică, există nevoia de a mișca lucruri, de a transfera un semnal într-un fel de mișcare controlată”, a declarat Ilic.
„Adesea, acest lucru se face prin intermediul unor legături fizice sau prin necesitatea de a transporta o anumită sursă de energie pentru a putea îndeplini o sarcină. Cred că noi ne îndreptăm într-o nouă direcție aici și arătăm că, fără contact fizic, putem mișca obiecte, iar această mișcare poate fi controlată prin simpla programare a ceea ce se află pe suprafața obiectului respectiv. Acest lucru ne oferă un nou mecanism pentru a acționa lucrurile fără contact.”