Forscher aus Maschinenbau Abteilung an der Universität von Bristol, UK, haben entwickelte einen akustischen Traktorstrahl Das ist so mächtig, dass es zum Schweben von Medikamentenkapseln oder mikrochirurgischen Instrumenten im Körper und sogar beim Menschen führen kann. Sie glauben, es ist der "leistungsstärkste akustische Traktorstrahl der Welt".

Die Studie ist veröffentlicht in der Zeitschrift Physical Review Letters.

Ein akustischer Traktorstrahl nutzt die Kraft des Schalls, um Partikel in der Luft zu halten und Flüssigkeiten, die meisten Feststoffe oder kleine Gegenstände wie Insekten und Lebensmittel aufzunehmen.

Bisher dachten die Forscher, dass nur kleine Objekte mit akustischen Traktorstrahlen schweben könnten, da frühere Versuche, Objekte einzufangen, die größer als die Schallwellenlänge sind, fehlgeschlagen sind. Diese Objekte würden sich unkontrolliert drehen, wenn das rotierende Schallfeld einen Teil seiner Drehbewegung auf die Objekte selbst überträgt, was letztendlich zu deren Auswurf führt.

Bei dem neuen Ansatz werden jedoch schnell schwankende akustische Wirbel verwendet, die in einer tornadoähnlichen Struktur aufgebaut sind und von lautem Schall umgeben sind, der einen leisen Kern umgibt.

Die Forscher entdeckten, dass die Rotationsgeschwindigkeit in dieser Struktur durch schnelle Änderung der Verdrillungsrichtung der Wirbel beeinflusst werden kann. Dies ermöglicht es ihnen, den leisen Kern zu vergrößern, um viel größere Objekte aufzunehmen.

Mithilfe von Ultraschallwellen mit einer Tonhöhe von 40 kHz, die der nur für Fledermäuse hörbaren Tonhöhe ähnelt, konnten die Forscher eine zwei Zentimeter große Polystyrolkugel im Traktorstrahl halten, die über zwei Schallwellenlängen gemessen wurde. Dies ist das erste Mal, dass ein so großer Gegenstand in einem Traktorstrahl gefangen ist.

"Jetzt, da wir die Wellenlängengrenze überschritten haben, ist alles eine Frage der Leistung", sagte der Hauptautor Dr. Asier Marzo. "Mehr Kraft, größere Objekte. “

Marzo ist jedoch der festen Überzeugung, dass für das Team „die interessantesten Anwendungen im kleinen Maßstab die Verwendung von Hochfrequenz sind.“

Zukünftige Anwendungen

Die Forscher glauben, dass ihr Ansatz den Weg für die Verwendung akustischer Traktorstrahlen in vielen neuen Anwendungen ebnen könnte.

„Traktor-Akustikbalken haben in vielen Anwendungen ein enormes Potenzial“ Bruce Drinkwater, Professor für Ultraschall, der die Arbeit beaufsichtigte, sagte in einer Erklärung. "Ich bin besonders begeistert von der Idee der berührungslosen Produktionslinien, in denen empfindliche Objekte zusammengesetzt werden, ohne sie zu berühren."

"Ich wäre beeindruckt, wenn wir innerhalb eines Jahrzehnts zum Arzt gehen und dasselbe Gerät, das für die Ultraschallbildgebung verwendet wird, auch zur Manipulation der Partikel in unserem Körper verwendet werden kann", sagte Marzo. "Zum Beispiel kann der Arzt nach kleinen Nierensteinen suchen und sie in den oberen Bereich ziehen, wo Sie sie gerne pinkeln, bevor sie größer werden."