Japanischen Wissenschaftlern ist es erfolgreich gelungen, ein Objekt im dreidimensionalen Raum durch eine komplexe akustische Schwebetechnik zu bewegen - ein wichtiger Fortschritt gegenüber früheren Forschungen, bei denen es gelungen war, Objekte in zwei Dimensionen zu bewegen.

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Um Styroporpartikel mit einem Durchmesser von 0,6 und zwei Millimetern zu bewegen, mussten die Forscher der Universität Tokio und des Technologischen Instituts in Nagoya die betreffenden Objekte in der Mitte einer komplexen Anordnung von Lautsprechern platzieren.

Mithilfe einer Verfeinerung bereits bekannter Technologien der Steuerung von Schallwellen konnten Blasen, eine Schraube, ein kleines Holzstück, Wassertropfen sowie Plastik zum Schweben gebracht und innerhalb des durch die Lautsprecheranordnung vorgegebenen Raums in allen Richtungen bewegt werden.

In der Untersuchung heißt es: »Wir setzen erweiterte akustische Beeinflussung ein, wobei millimetergroße Partikel zum Schweben gebracht und in allen Richtungen durch örtliche stehende Ultraschallwellen, die durch phasengesteuerte Ultraschall-Gruppenstrahler erzeugt wurden, bewegt wurden.«

Das Gerät, das das Experiment durchführte, besteht aus Lautsprechern, die unhörbare hohe Frequenzen erzeugen können, die sich in einem begrenzten Raum überschneiden. Diese Schallwellen erzeugen dann einen »beweglichen Ultraschall-Brennpunkt« und ein Frequenzrauschen, das größer als 20 Kilohertz ausfiel, wobei die Überschneidungen stehende Wellen erzeugen. Einige Wellen werden in einer festen Position gehalten und dienen so als Suspensionskraft, während andere Wellen dazu benutzt werden, ein bewegliches Objekt zu unterstützen, das in den stehenden Wellen »eingeklemmt« ist.

»Unser Beeinflussungssystem beruht auf zwei grundlegenden Aspekten: Der eine Aspekt betrifft die Richtung der Ultraschallwellen, die beliebig ist, da die in Richtung des Zentrums wirkende Kraft ebenfalls genutzt wird. Der andere Aspekt ist das Beeinflussungsprinzip, nach dem eine örtliche stehende Welle an einer beliebigen Position erzeugt und dann durch entgegengesetzte und phasengesteuerte Ultraschall-Gruppenstrahler dreidimensional bewegt wird«, heißt es weiter.

Die Möglichkeit, kleine Objekte entlang festgelegter Achsen durch Schalleinwirkung zu bewegen, ist an sich nicht neu, wurde aber seit 1975 bisher nur in zwei Dimensionen erprobt. »Jede Schwebetechnik beruht prinzipiell darauf, dass die Schwerkraft durch eine gleichstarke Kraft aufgehoben wird. Es ist bekannt, dass stehende Ultraschallwellen in der Lage sind, kleine Partikel über ihre Schalldruckknoten zu verschieben«, sagte Yoichi Ochiai von der Universität Tokio.

Bisher werden Schallwellen-Schwebetechnologien vor allem in der Industrie und bei der Erforschung von Anti-Schwerkraft-Effekten etwa durch die NASA eingesetzt.