Группа исследователей из Университета Миннесоты открыла способ манипулирования объектами с помощью ультразвуковых волн, делая большой шаг в сторону появления технологий бесконтактного движения в таких отраслях, как производство и робототехника, без необходимости внутреннего источника энергии. Результаты были опубликованы в рецензируемом журнале Nature Communications.
Хотя ранее уже было экспериментально доказано, что световые и звуковые волны могут манипулировать объектами, тестовые образцы всегда были меньше, чем длина волны звука или света, другими словами обладали миллиметровым или нанометровым размером соответственно. Команда Университета Миннесоты разработала метод, который может перемещать более крупные объекты, используя принципы физики метаматериалов.
Метаматериалы — это материалы, искусственно созданные для взаимодействия с волнами, такими как свет и звук. Поместив образец метаматериала на поверхность объекта, исследователи смогли использовать звук, чтобы направлять его в определенном направлении, не касаясь его физически.
По словам автором, ключевым отличием их работы стало использование особого подхода к созданию тестового образца. Ученые постарались сделать поверхность объекта поверхностью метаматериала или "метаповерхностью". Эксперимент показал, что размещение крошечных узоров на поверхности объектов помогло отражать звук в любом желаемом направлении. При этом сохраняется возможность контролировать акустическую силу, воздействующую на объект.
Используя эту технику, исследователи могут не только перемещать объект вперед, но и притягивать его к источнику — это не слишком отличается от технологии притягивающего луча в научно-фантастических рассказах. Данный метод может оказаться полезным для перемещения объектов в таких областях, как производство или робототехника.
Хотя это исследование является скорее демонстрацией концепции, исследователи стремятся в будущем проверить более высокие частоты волн, различные материалы и размеры объектов.
Во многих областях науки и техники, особенно в робототехнике, существует необходимость перемещать объекты, преобразовывать сигнал в своего рода управляемое движение. Часто это делается с помощью физических соединений или необходимости размещать какой-то источник энергии, чтобы иметь возможность выполнять задачу. Однако это эксперимент показывает, что объекты можно перемещать без физического контакта, и, помимо этого, возможно управление движением заранее закладывая "программу" узором на поверхности объекта.
Это все звучит уже не как научная фантастика, а что-то на грани магии, но, как видно из научной работы — это работает.