Engenheiros japoneses fizeram levitar objectos com “armadilha acústica”

Engenheiros japoneses descobriram uma forma de fazer pequenos objectos levitar usando apenas ondas sonoras, o que pode ser um passo importante para a tecnologia.

A engenharia biomédica, o desenvolvimento de farmacêuticos e a nanotecnologia podem vir a beneficiar com esta nova descoberta. Já era possível fazer objectos levitar com as pinças ópticas, que usam lasers para gerar radiação suficiente para mover e levantar partículas extremamente pequenas.

Mas as pinças acústicas, que foram descobertas nos anos 80, têm potencial para manipular muitos mais materiais e de tamanhos maiores que cheguem até à escala dos milímetros. Com as pinças acústicas, o movimento das partículas é feito usando a pressão gerada com ondas sonoras.

No entanto, as pinças acústicas têm muitas limitações, como a necessidade de se ter uma “armadilha” confiável feita de ondas sonoras. Tem também de se evitar a proximidade de superfícies que reflectem o som, já que isso complica o campo sonoro.

A armadilha sonora pode ser criada com matrizes hemisféricas de transdutores acústicos, mas controlá-las é difícil, visto ser necessário criar o campo sonoro perfeito para levantar um objecto e afastá-lo dos transdutores.

Mas os engenheiros Shota Kondo e Kan Okubo, da Universidade Metropolitana do Japão, conseguiram construir uma matriz hemisférica acústica que consegue levantar uma bola de esferovite de três milímetros de uma superfície reflectora. O estudo foi publicado no Japanese Journal of Applied Physics em Junho.

Shota Kondo, Kan Okubo et al

Os engenheiros dividiram o a matriz do transdutor em blocos, que são assim mais fáceis de controlar do que os transdutores individualmente. Depois, usaram um filtro inverso para reproduzir os sons baseados na forma de onda acústica, o que ajuda a optimizar a fase de amplitude de cada canal transdutor.

“A fase e a amplitude de cada canal são optimizadas usando o método de reprodução de som. Isto cria uma armadilha acústica apenas na posição desejada, e o levantamento pode assim ser realizado no estado rígido. Daquilo que conhecemos, este é o primeiro estudo a demonstrar levantamento sem contacto usando esta abordagem“, lê-se no estudo.

Simulações 3D mostraram como e onde o campo estava a ser gerado. O campo pode ser movido, o que consequentemente leva a que a partícula lá presa também se mexa. Os investigadores conseguiram assim levantar um bola de esferovite a partir de uma superfície espelhada de forma instável, pois a bola dispersava-se da pressão acústica em vez de ficar presa.

Apesar desta instabilidade, o trabalho é um passo em frente nesta área, visto que é a primeira vez que se consegue fazer o levantamento de uma superfície reflectora. Os engenheiros acreditam que em “estudos futuros” a “robustez do método proposto vai ser melhorada para o uso prático do levantamento sem contacto“.

AP, ZAP //

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