Akustische Levitation: Schallwellen lassen Objekte frei schweben (Videos)

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Eine komplexe Lautsprecheranordnung treibt die akustische Levitation auf die Spitze: Nun lassen sich kleine Objekte völlig frei durch den Raum bewegen – gestützt allein durch Töne.

Seit langem ist bekannt, dass man mit Hilfe von Ultraschallwellen kleine, leichte Gegenstände zum Schweben bringen kann. Der Trick besteht darin, Schallwellen so zu überlagern, dass sich Knotenpunkte bilden, aus denen die millimetergroßen Objekte nur schwer entkommen können. Die einfachste Anordnung verlangt nach einem einzigen Lautsprecher und einem zugehörigen Reflektor, sie ermöglicht die Kontrolle über das Objekt in lediglich einer Dimension.

Mit zusätzlichen Lautsprechern lassen sich die Steuerungsmöglichkeiten erweitern. Wie weit, demonstriert nun ein Team um Jun Rekimoto von der Universität Tokio. Die Wissenschaftler haben das Prinzip der „akustischen Levitation“ auf die Spitze getrieben: Mit einer Anordnung spezieller Lautsprecher – so genannter Phased Arrays – in einer Box können sie schwebende Gegenstände in allen drei Raumdimensionen frei bewegen. Dazu müssen die Frequenzen der stehenden Schallwellen jeweils so angepasst werden, dass sich die Knoten an die gewünschte Stelle verschieben. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in einer Studie auf dem Preprint-Server arXiv.

Eine konkrete Anwendung für ein derartiges System gibt es noch nicht. Möglicherweise ließen sich mit diesem Verfahren kleine Proben sehr zielgerichtet manipulieren. Auch Experimente unter Mikrogravitation, wie sie an Bord der Internationalen Raumstation durchgeführt werden, könnten von der Technik profitieren. Dabei würden die Schallwellen verhindern, dass Flüssigkeiten unkontrolliert abdriften. Unter dem Namen „Pixie Dust“ („Feenstaub“) tüfteln die Wissenschaftler jedoch auch an einer Nutzung in der Unterhaltungsindustrie.

Videos:

Quellen: arxiv.org/spektrum.de vom 07.01.2015

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