Обычно электричество требует проводов и цепей, иначе его поведение становится хаотичным. Однако ученые из Университета Хельсинки, Публичного университета Наварры и Университета Ватерлоо смогли направлять электрические разряды в воздухе — и даже заставили их обходить препятствия. Их метод основан на использовании ультразвука, который формирует путь для искры, позволяя ей двигаться в заданном направлении.
Разряды молний, например, всегда следуют по пути наименьшего сопротивления, реагируя на изменения плотности воздуха и заряд объектов. Это делает точный контроль над электричеством в открытом пространстве крайне сложной задачей. Однако исследователи обнаружили, что ультразвуковые волны могут влиять на движение плазменных искр, управляя потоком нагретого воздуха.
Когда искра загорается, она нагревает воздух вокруг себя, снижая его плотность. Так как электричество предпочитает двигаться через менее плотную среду, разряд тянется в эту сторону. Ультразвук, в свою очередь, перемещает нагретый воздух, задавая искре нужный маршрут. Это позволяет формировать четкие линии движения электричества вместо привычных хаотичных ветвлений.
Для эксперимента команда использовала два 360-градусных кольца ультразвуковых излучателей вокруг точки генерации разряда с помощью катушки Теслы. Когда ультразвук активировался, хаотичная плазменная вспышка превращалась в управляемую линию, которую можно было направлять, наклоняя кольцо или изменяя мощность отдельных излучателей.
Этот метод открывает новые возможности для управления электрическими процессами. Например, можно контролировать переключение в беспроводных цепях, направляя разряды к нужным электродам, или воздействовать на материалы, которые обычно не проводят электричество. Ученые также предложили использовать этот эффект для травления сложных узоров в бактериальных колониях или даже для создания тактильных ощущений на коже при помощи слабых электрических импульсов.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances, а сама технология может в будущем найти применение в самых разных областях — от электроники до биомедицины.
