Akustischer Traktorstrahl bewegt Objekte durch die Luft

31. Oktober 2015, 18:00
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Kombination aus drei Ultraschall-Kraftfeldern manipuliert Gegenstände in bisher unerreichter Präszision

Mithilfe einer Reihe kleiner zusammengeschalteter Lautsprecher ist es britischen Wissenschaftern gelungen, eine Art akustischen Traktorstrahl zu kreieren. Das Ultraschallgerät in Taschenformat ist in der Lage, Objekte schweben und in der Luft umher kreisen zu lassen. Auf den ersten Blick mag der "Ultraschall-Traktorstrahl" wie eine bloße Spielerei erscheinen, tatsächlich aber eröffnet die Technik eine ganze Reihe von Möglichkeiten, darunter etwa neue Therapiemethoden gegen Nierensteine oder Antigravitationsexperimante für die Internationale Raumstation.

Wissenschafter haben schon früher Schallwellen zu Manipulation von Objekten eingesetzt, doch bisher waren die dafür notwendigen Schallquellen einander gegenüber angeordnet, um Gegenstände schweben zu lassen. Die von Asier Marzo und seinen Kollegen von den Universitäten Bristol und Sussex angewendete Methode kommt dagegen mit einer Ebene von 64 Lautsprechern aus. Um das zu bewerkstelligen, griffen die Forscher auf spezielle Algorithmen zurück, mit deren Hilfe sie exakt jene Interferenzmuster in den akustischen Wellen berechneten, die nötig sind, um ein regelrechtes Schall-Kraftfeld zu erzeugen.

Drei Schallkraftfelder

Für das gesamte System kombinierten die Physiker drei unterschiedlich geformte akustische Kraftfelder: Eines, das die Testobjekte wie eine Pinzette packen kann, eine Art akustischen Vortex und schließlich einen Schallkäfig, aus dem es für die zu manipulierenden Gegenstände kein Entkommen gibt. Ein von den Forschern veröffentlichtes Video zeigt, dass die so erzeugten Schallmuster die Testobjekte tatsächlich festhielten: Kippte man die Apparatur, fiel die eingesetzte Kunststoffperle nicht etwa herab, sondern blieb fest verankert an Ort und Stelle in der Luft.

university of sussex - communications and media relations

Das neue Verfahren erlaubt es den Forschern, kleine Objekte in der Luft sowohl vertikal als auch horizontal zu bewegen und sogar rotieren zu lassen – etwas, das mit den früheren Methoden nicht möglich war. "Wir alle wissen, dass Schallwellen physikalische Effekte haben können. Aber mit diesen Experimenten gelang es uns, den Schall mit einer bisher unerreichten Präszision zu steuern", berichtet Bruce Drinkwater, Ko-Autor der im Fachjournal "Nature Communications" erschienenen Studie. (red, 31.10.2015)

  • Selbst wenn man das Gerät aus 64 zusammengeschalteten Lautsprechern kippt, hält das von ihnen erzeugte Ultraschall-Kraftfeld eine Kunststoffperle fest in Position.
    screenshot: university of bristol

    Selbst wenn man das Gerät aus 64 zusammengeschalteten Lautsprechern kippt, hält das von ihnen erzeugte Ultraschall-Kraftfeld eine Kunststoffperle fest in Position.

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