Neue Methode: Objekte präzise mit Schallwellen bewegen – vielseitig und nichtinvasiv

BerlinForscher der Ingenieurschule der EPFL haben eine innovative Methode entwickelt, um Objekte mithilfe von Schallwellen zu bewegen. Dieser Ansatz, bekannt als wave momentum shaping, unterscheidet sich von optischen Pinzetten, die Laserstrahlen nutzen und kontrollierte Bedingungen erfordern, um winzige Partikel zu verschieben.

Wellenimpulssteuerung: Vielseitig einsetzbar, unabhängig von Umfeld und Material. Forscher brauchen lediglich den Standort des Objekts, und Schallwellen erledigen den Rest.

Die Versuche beinhalteten einen großen Wassertank. Mit Hilfe von Schallwellen bewegten Wissenschaftler einen auf dem Wasser schwimmenden Pingpongball. Eine Kamera verfolgte die Position des Balls.

Die Vorteile der Wellenmomentum-Formung umfassen:

• Effektiv in unkontrollierten, dynamischen Umgebungen
• Geeignet für sich bewegende kugelförmige und komplexe Objekte
• Einfache und universelle Methode, inspiriert durch optische Wellenfront-Formung
• Ideal für biomedizinische Anwendungen
• Nichtinvasiv und ungefährlich
• Potenzial für den 3D-Druck

Die Methode wurde in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht. Die Forscher kooperierten mit der Universität Bordeaux, der Nazarbayev Universität und der Technischen Universität Wien.

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Das Team führte weitere Tests durch und platzierte Hindernisse, die komplexe Systeme wie den menschlichen Körper darstellen sollten. Die Schallwellen bewegten den Ball erfolgreich um diese Hindernisse herum und bewiesen, dass die Methode auch unter sich ändernden Bedingungen hervorragend funktioniert.

Schallwellen bieten interessante Möglichkeiten in der Medizin. Sie können Medikamente gezielt zu Krebszellen transportieren und Zellen ohne direkten Kontakt steuern, wodurch das Risiko von Verunreinigungen oder Schäden verringert wird. Dies ist besonders nützlich für die biologische Forschung und die Gewebekonstruktion.

Die Formung des Wellenimpulses basiert auf dem einfachen, aber vielversprechenden Prinzip der Impulserhaltung. Wissenschaftler glauben, dass dies auch auf Licht anwendbar ist. Als nächsten Schritt planen sie, Experimente im kleineren Maßstab durchzuführen. Dabei wollen sie Ultraschallwellen nutzen, um Zellen unter einem Mikroskop zu bewegen. Die Finanzierung durch den Schweizerischen Nationalfonds (SNF) haben sie bereits gesichert.

Diese Forschung zeigt, dass Schallwellen Objekte präzise bewegen können. Die Methode funktioniert in verschiedenen Umgebungen und Situationen sehr gut. Sie könnte in zahlreichen Bereichen, einschließlich der Medizin und des Ingenieurwesens, Anwendung finden.