Fizikçiler, ses dalgalarını kullanarak küçük nesneleri kaldırmak ve oynatmak için geliştirilen bu yöntem, teknoloji için ileriye doğru atılmış büyük bir adımı temsil edebilir. Japonya’daki mühendisler, akustik levitasyon kullanarak nesneleri yansıtıcı yüzeylerden nasıl kaldıracaklarını buldular.
Henüz bunu güvenilir bir şekilde yapamasalar da ilerleme sesten başka bir şey kullanmadan fiziksel nesnelerin manipülasyonunun tüm potansiyelini ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir. Biyomedikal mühendisliği, nanoteknoloji ve farmasötiklerin gelişimi, nesnelere dokunmadan manipüle etmenin potansiyel olarak gerçekten yararlı olduğu alanlardan bazılarıdır.
Optik cımbız adı verilen teknoloji, küçük parçacıkları havaya kaldırmak ve hareket ettirmek için radyasyon basınçlı lazerler kullanıyor. Akustik cımbızlar daha da güçlü bir araç olma potansiyeline sahiptir. Daha geniş bir malzeme yelpazesini ve daha büyük boyutları manipüle etmek için kullanılabilirler.
İlk olarak 1980’lerde keşfedilmesine rağmen, akustik cımbızların uygulamalarını engelleyen önemli sınırlamalar vardır. Öncelikle ses dalgalarından oluşan güvenilir bir ‘tuz@ğa’ ihtiyacınız var.
Ses tuz@ğı oluşturmak için yarım küresel akustik dönüştürücü dizileri kullanılabilir, ancak bir nesneyi kaldırmak ve dönüştürücülerden uzağa taşımak için doğru ses alanını yaratmanız gerektiğinden, bunları gerçek zamanlı olarak kontrol etmek zordur.
Sesi yansıtan bir yüzey varsa, ses alanını karmaşıklaştırabileceğinden daha da zorlaşır.
Japonya’daki Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden mühendisler Shota Kondo ve Kan Okubo , yansıtıcı bir yüzeyden 3 milimetrelik bir polistiren topu kaldırabilen yarı küresel bir akustik dizinin nasıl oluşturulacağını buldular.
Makalelerinde, “Yansıma ile sert bir aşamada temassız kaldırma için çok kanallı yarı küresel bir ultrasonik dönüştürücü dizisi öneriyoruz” diye yazdılar.
“Her kanalın fazı ve genliği, ses çoğaltma yöntemi kullanılarak optimize edilir. Bu, yalnızca istenen konumda bir akustik tuz@k oluşturur ve kaldırma sabit bir alanda gerçekleştirilebilir. Bildiğimiz kadarıyla bu yaklaşımı kullanarak temassız kaldırmayı gösteren ilk çalışmadır.”
Kullandıkları bu teknik, dönüştürücü dizisini bloklara ayırmaya dayanır; bu, dönüştürücüleri tek tek kontrol etmeye çalışmaktan daha kolay yönetilebilir. Ardından, akustik dalga biçimine dayalı sesleri yeniden üretmek için ters filtre kullandılar.
Bu, istenen akustik alanı üretmek için, her dönüştürücü kanalının fazını ve genliğini optimize etmeye yardımcı olur. Üç boyutlu simülasyonlar, alanın bu teknikler kullanılarak nasıl ve nerede üretildiğini gösterdi.
Bu alan daha sonra hareket ettirilebilir, bu da içinde sıkışan parçacığın etrafında hareket eder. Bu diziyi kullanarak, araştırmacılar straforlarını aynalı bir yüzeyden alabildiler ancak top bazen tuz@ğa düşmek yerine akustik basınçtan uzaklaştı.
Yansıtıcı bir yüzeyden temassız kaldırma daha önce hiç yapılmadığından, çalışma ileriye doğru bir adımı temsil ediyor ve nasıl ilerleyeceğimizi gösteriyor. Araştırmacılar, “Gelecekteki çalışmalarda önerilen yöntemin güvenilirliği, temassız kaldırmanın pratik kullanımı için geliştirilecektir.” diye yazdılar.
Araştırma, Japanese Journal of Applied Physics’ de yayınlandı.
Feride İrem Yılmaz