فيزيائيون يطوّرون طريقة جديدة لرفع الأجسام باستخدام الصوت فقط!

يمكن أن تمثل الطريقة المطورة حديثا لرفع الأجسام الصغيرة ومعالجتها باستخدام الموجات الصوتية، خطوة كبيرة إلى الأمام لهذه التقنية.

واكتشف المهندسون في اليابان كيفية التقاط الأشياء من الأسطح العاكسة باستخدام الرفع الصوتي. وعلى الرغم من أنهم لا يستطيعون القيام بذلك بشكل موثوق حتى الآن، إلا أن التقدم قد يساعد في إطلاق الإمكانات الكاملة للتلاعب بالأشياء المادية باستخدام الصوت فقط. 

(Kondo and Okubo, JJAP, 2021)

وتعد الهندسة الطبية الحيوية وتكنولوجيا النانو وتطوير المستحضرات الصيدلانية، ضمن بعض المجالات التي من المحتمل أن يكون فيها التعامل مع الأشياء دون لمسها مفيدا حقا. ويمكننا فعل ذلك بالفعل باستخدام تقنية تسمى الملاقط الضوئية، والتي تستخدم الليزر لتوليد ضغط إشعاع كاف لرفع وتحريك الجزيئات الصغيرة للغاية.

ويوجد لدى الملاقط الصوتية – حيث يمكن استخدام الضغط الناتج عن الموجات الصوتية لتحريك الجزيئات – القدرة على أن تكون أداة أكثر قوة. ويمكن استخدامها لمعالجة نطاق أوسع من المواد، وبأحجام أكبر – حتى مقياس المليمتر.

ومع ذلك، على الرغم من اكتشافها لأول مرة في الثمانينيات، إلا أن هناك قيودا كبيرة تعيق استخدام الملاقط الصوتية في التطبيقات العملية الواسعة. وللبدء، تحتاج إلى “مصيدة” موثوقة تتكون من موجات صوتية.

ويمكن استخدام المصفوفات نصف الكروية من المحولات الصوتية لإنشاء مصيدة الصوت، ولكن التحكم فيها في الوقت الفعلي أمر صعب، نظرا لأنك تحتاج إلى إنشاء مجال الصوت المناسب فقط لرفع كائن ونقله بعيدا عن المحولات.

ويصبح الأمر أكثر صعوبة إذا كان هناك سطح يعكس الصوت، لأن هذا يمكن أن يعقد مجال الصوت.

واكتشف المهندسان شوتا كوندو وكان أوكوبو، من جامعة طوكيو Metropolitan في اليابان، كيفية بناء مصفوفة صوتية نصف كروية يمكنها رفع كرة بوليسترين يبلغ قطرها 3 مم من سطح عاكس.

وكتبوا في ورقتهم البحثية: “نقترح مجموعة محولات طاقة فوق صوتية نصف كروية متعددة القنوات لالتقاط عدم الاتصال على مرحلة صلبة مع الانعكاس”.

وتعتمد تقنيتهم ​​على تقسيم مجموعة المحولات إلى كتل، والتي يمكن التحكم فيها أكثر من محاولة التحكم في المحولات بشكل فردي. وبعد ذلك، استخدموا مرشحا معكوسا لإعادة إنتاج الأصوات بناء على شكل الموجة الصوتية. ويساعد هذا في تحسين الطور والسعة لكل قناة محول لإنتاج المجال الصوتي المطلوب.

وأظهرت المحاكاة ثلاثية الأبعاد كيف وأين تم إنشاء الحقل باستخدام هذه التقنيات.https://www.youtube.com/embed/4yx6RW-Vv-s?

ويمثل العمل خطوة إلى الأمام، حيث لم يتم إجراء الالتقاط من دون تلامس من سطح عاكس من قبل.

وكتب الباحثون: “في الدراسات المستقبلية، سيتم تحسين متانة الطريقة المقترحة من أجل الاستخدام العملي لالتقاط عدم الاتصال”.

ونُشر البحث في المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية.

المصدر: ساينس ألرت