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Martedì, Marzo 09, 2021
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Usare il suono per far lievitare gli oggetti. La nuova frontiera degli ologrammi acustici


UN GRUPPO di ricercatori del Max Planck Institute è riuscito a muovere oggetti a distanza con particolari onde sonore. Spostare oggetti senza toccarli è un traguardo per il quale da tempo lavorano diversi laboratori di tutto il mondo, sperimentando tecniche differenti. E questa non è la prima volta che si sente parlare dell'impiego di onde sonore per raggiungere lo scopo: l'aveva fatto in passato un gruppo di scienziati dell'Università di Bristol e un team di ricercatori dell'Università di Navarra in Pamplona.

Adesso è la volta del Max Planck Institute di Stoccarda, i cui ricercatori sono stati i primi riuscire a usare delle formine di plastica stampate in 3D per generare ologrammi acustici con cui manipolare particelle in modo tanto fine da disegnare perfino una colomba della pace con microsfere di silicone. Un successo che è valso una pubblicazione sulla rivista scientifica Nature. Alla base degli esperimenti questa volta ci sono gli ologrammi, le immagini 3D proiettate manipolando la luce. Quello che hanno fatto gli scienziati tedeschi è stato creare un ologramma con il suono, impiegando microsfere in silicone per assemblare modelli sulla superficie dell'acqua.

Il co-autore dello studio, Peer Fischer, ha spiegato che è concettualmente la stessa cosa che facevano gli ologrammi generati a bordo dell'Enterprise di Star Trek, "solo che noi non generiamo un'immagine utilizzando la luce, lo facciamo con il suono". Fischer e i suoi colleghi sono riusciti a far muovere una barchetta di carta sulla superficie, a far lievitare una goccia d'acqua e a disegnare la forma di una colomba, tutto con la levitazione acustica, una tecnica spesso usata per studiare le bolle e le schiume, tra le altre applicazioni.

Tecnicamente tutto ciò che serve per costruire un sistema di levitazione acustica è un trasduttore (una superficie vibrante) per produrre il suono, un riflettore e le onde sonore alla giusta frequenza (di solito ultrasuoni). Quando queste onde riflesse interagiscono tra loro nel modo corretto si può far levitare oggetti di piccole dimensioni. In questo caso il gruppo tedesco ha implementato un sistema che riflette le onde sonore di differenti ampiezze e frequenze da un oggetto, da diverse angolazioni. Hanno posizionato un altoparlante subacqueo che servisse come trasduttore, e hanno proiettato onde sonore verso la superficie.

A differenza di precedenti esperimenti di levitazione acustica - che hanno richiesto molti trasduttori per produrre diversi tipi di onde con la precisione necessaria - gli scienziati del Max Plank Institute hanno impiegato una singola sorgente sonora. La chiave del successo è stata una speciale piastra per ologrammi stampata in 3D. Alcune parti della piastra sono più spesse di altre, quindi le onde sonore impiegano più tempo ad attraversarle. Questo crea un modello di distorsione che arriva fino alla superficie dell'acqua. Ecco perché qualsiasi oggetto che galleggia sulla superficie - dalle microsfere di silicone alla barchetta di carta - vengono influenzate da questi modelli.

A cosa potrebbe servire una tecnica del genere? Le applicazioni sono potenzialmente numerose, per esempio in campo diagnostico (per ottenere immagini ad altissima risoluzione), terapeutico (per guidare a distanza farmaci all'interno del corpo umano) e chirurgici.


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