Nieuw onderzoek: geluidsgolven als precisie-instrumenten voor objectverplaatsing

AmsterdamOnderzoekers van de EPFL School of Engineering hebben een innovatieve manier ontwikkeld om voorwerpen te verplaatsen met geluidsgolven. Deze methode, genaamd wave momentum shaping, verschilt van optische pincetten die laserstralen gebruiken om kleine deeltjes te verplaatsen en gecontroleerde omstandigheden vereisen.

Golfmomentumvorming kan in allerlei situaties worden toegepast. Het is niet afhankelijk van de omgeving of het materiaal van het object. Onderzoekers hoeven alleen de locatie van het object te weten, en geluidsgolven doen de rest.

Wetenschappers gebruikten geluidsgolven om een pingpongballetje dat dreef in een grote watertank te verplaatsen. Een camera volgde de positie van het balletje.

De voordelen van golfmomentumvorming zijn onder andere:

• Werkt goed in onvoorspelbare en dynamische omgevingen
• Effectief voor het verplaatsen van sferische en complexe objecten
• Eenvoudige en algemene methode geïnspireerd op optische golfvormen
• Geschikt voor biomedische toepassingen
• Niet-invasief en onschadelijk
• Mogelijkheid tot 3D-printen

De methode werd beschreven in het tijdschrift Nature Physics. De onderzoekers werkten samen met de Universiteit van Bordeaux, Nazarbayev Universiteit en de Technische Universiteit van Wenen.

Lees ook:

Vandaag · 04:05

Vikingen: meesters in de Arctische ivoorhandel

Het team voerde extra tests uit en plaatste obstakels om complexe systemen zoals het menselijk lichaam na te bootsen. De geluidsgolven bewogen de bal om deze hindernissen heen, waarmee werd bewezen dat de methode goed werkte onder veranderende omstandigheden.

Geluid heeft potentieel voor medisch gebruik. Het kan medicijnen naar kankercellen transporteren en cellen besturen zonder fysiek contact, waardoor het risico op besmetting of schade vermindert. Dit is nuttig bij biologisch onderzoek en het kweken van weefsels.

Wetenschappers onderzoeken golfmomentumvormgeving, een eenvoudig en veelbelovend concept gebaseerd op het behoud van momentum. Ze denken dat dit ook op licht kan worden toegepast. Hun volgende stap is om experimenten op kleinere schaal uit te voeren, waarbij ze ultrasone golven gebruiken om cellen onder de microscoop te verplaatsen. De benodigde financiering hebben ze al ontvangen van het Zwitsers Nationaal Wetenschapsfonds (SNSF).

Uit dit onderzoek blijkt dat geluidsgolven objecten nauwkeurig kunnen verplaatsen. De methode functioneert uitstekend in diverse omgevingen en situaties en heeft toepassingen in uiteenlopende gebieden zoals de geneeskunde en techniek.