זה לא רחף של מאטל. אולם מכשיר שנבנה על ידי צוות בספרד ובבריטניה יכול לרחף ולתמרן חפצים קטנים באוויר, ואולי במים וברקמות אנושיות, באמצעות גלי קול בתדר גבוה. הטכנולוגיה מבטיחה מגוון תחומים הנעים בין רפואה לחקר החלל.
תוכן קשור
- שיא מהירות שיא הרכבות ביפן
מדענים כבר ידעו כי גלי קול יוצרים כיסים מתנודדים של אוויר בלחץ, שיכולים לייצר כוח על עצם המסוגל לסתור את משיכת הכובד. אך אמנם קיימים מכשירי הרמת אולטרה-סאונד, אך כולם מסתמכים על גלים עומדים, אשר נוצרים כאשר שני גלי קול באותה תדר נפלטים מכיוונים מנוגדים ומונחים זה על זה. זה אומר שכל המכשירים הקודמים דורשים שתי קבוצות מתמרים.
"כל המנופים הקודמים נאלצו להקיף את החלקיק באלמנטים אקוסטיים, דבר שהיה מסורבל למניפולציות מסוג כלשהו", אומר מנהיג המחקר אסייר מרזו באוניברסיטה הציבורית בנווארה בספרד. "אולם הטכניקה שלנו דורשת רק גלי קול מצד אחד. זה כמו לייזר - אתה יכול לרחף חלקיקים, אבל עם קרן יחידה. "
כדי לפתח את הטכנולוגיה שלהם, מרזו ועמיתיו שאבו השראה מהולוגרמות חזותיות, בהן מוקרן שדה אור משטח שטוח לייצר סדרה של "דפוסי הפרעה" היוצרים תמונת תלת מימד. גלי קול מסוגלים גם ליצור דפוסי הפרעה, כך שניתן ליישם את אותו העיקרון.
"בעיקרון העתקנו את העיקרון של הולוגרמות קלות כדי ליצור את ההולוגרמות האקוסטיות האלה", אומר מרזו, שצוותו מתאר את עבודתו השבוע בטבע תקשורת .
מרזו וצוותו סידרו 64 מתמרים קטנים עם 16 וולט בדפוס רשת. כל מתמר מכויל לפליטת גלי קול בעומק 40, 000 הרץ, תדר שעולה בהרבה על הרגישות המרבית של האוזן האנושית (20, 000 הרץ) אך הוא נשמע לבעלי חיים אחרים כמו כלבים, חתולים ועטלפים.
אף שהתדירות והעוצמה של כל מתמר היו זהים, המדענים יצרו אלגוריתם המגוון את הפסגות והתעלות הקטנות יחסית של כל גל כדי ליצור דפוסי הפרעה וליצור אובייקטים אקוסטיים.
האתגר היה שהאובייקטים האקוסטיים הללו לא נשמעים ובלתי נראים לבני אדם, ולכן הצוות היה צריך לפתח הדמיות שונות כדי "לראות" את הצליל. בגישה שתגרום לכל סינסתזה להתגאה, מרזו השתמש במיקרופון כדי לדגום גלי אולטרסאונד שנפלטו על ידי המתמרים ואז הזינו את הנתונים דרך מדפסת תלת מימד, בה הם השתמשו כדי ליצור הדמיות דיגיטליות של אובייקטים השמיעתיים.
לאחר שבדק מגוון צורות אקוסטיות, גילה צוות המחקר שלוש שהן היעילות ביותר: מלכודת התאומים הדומה לזוג פינצטה; מלכודת המערבולת, המקבילה לטורנדו שמשעה אובייקט מסתובב במרכזו; ומלכודת הבקבוק, שמרחפת את החפץ במרחב הריק בתוך הבקבוק.
למרות שהניסוי הנוכחי רק הרים חרוזי קלקר קטנים, מרזו מאמין שניתן לטשטש את הטכנולוגיה עבור עצמים שונים על ידי מניפולציה על תדירות גלי הקול, שקובעת את גודל האובייקטים האקוסטיים, כמו גם את העוצמה הכוללת של המערכת, המאפשרת ריחוף של חפצים קלים או כבדים יותר לאורך מרחקים ארוכים יותר.
"ריחוף חלקיקים על ידי מתמרים חד-צדדיים הוא תוצאה מדהימה שפותחת אפשרויות חדשות לטכנולוגיית ריחוף אקוסטית", אומר מרקו אורליו בריזוטי אנדרד, עוזר פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת סאו פאולו אשר עבד בעבר על ריחוף מבוסס קול .
"יישום אחד של שינוי גודל הוא מניפולציה in vivo - כלומר ריחוף ומניפולציה של חלקיקים בגוף, " אומר מרזו. "והחלקיקים האלה יכולים להיות אבנים בכליות, קרישים, גידולים ואפילו כמוסות למסירת תרופות ממוקדות." ריחוף קולי אינו מפריע להדמיית תהודה מגנטית, כך שרופאים יכלו לדמיין את הפעולה באופן מיידי במהלך מניפולציה vivo .
וכשמדובר במניפולציות אלה בגוף האדם, לטכנולוגיית הקורה החד צדדית יש יתרון אדיר על פני טכנולוגיית הגל העמידה הדו צדדית. בתור התחלה, מכשירי ריחוף המבוססים על גלים עומדים יכולים ללכוד בטעות יותר חלקיקים מהיעדים המיועדים. "עם זאת, עם מרימים חד-צדדיים, ויש רק נקודת לכידה יחידה", הוא אומר.
מרזו מציין כי אולטרסאונד מוגבל ביכולתו לרחף חפצים גדולים יותר: "להרים חפץ בגודל כדור חוף היה דורש 1, 000 הרץ. אבל זה נכנס לטווח הנשמע, שעלול להיות מעצבן או אפילו מסוכן לאוזן האנושית. "
לטכנולוגיה יש גם כמה יישומים מבטיחים בחלל החיצון, שם היא יכולה להשעות חפצים גדולים יותר בכבידה נמוכה ולמנוע מהם להסתובב ללא שליטה. אבל מרזו מבטל כל רעיון של קרן טרקטור דמוי מסע בין כוכבים המסוגלת לתפעל בני אדם על כדור הארץ.
תחת כוח משיכה רגיל, "הכוח הנדרש להרמת אדם יהיה ככל הנראה קטלני", אומר מרזו. "אם אתה מפעיל יותר מדי כוח אולטרסאונד על נוזל, תיצור מיקרו בועות." במילים אחרות, יותר מדי כוח קול יכול לגרום לדם שלך לרתוח.
במחקרים עתידיים, מארזו מקווה לשתף פעולה עם מומחי אולטראסאונד כדי לעדן את הטכנולוגיה ליישומים רפואיים ולהרחיב את הגישה לחפצים בגודל שונה.
"זה הדבר הנחמד בסאונד, " הוא אומר, "יש לך מגוון רחב של תדרים שאתה יכול להשתמש בהם למגוון יישומים."
