Buzz
Một phương pháp mới vừa được phát triển có khả năng điều khiển và làm bay lên các vật thể nhỏ bằng sóng âm thanh, đây có thể được xem là một bước tiến lớn trong công nghệ.
Các kỹ sư Nhật Bản vừa tìm ra phương pháp để nâng các vật thể từ một bề mặt phản xạ âm thanh bằng kỹ thuật làm bay bằng âm thanh. Mặc dù họ chưa thể làm cho nó hoạt động một cách ổn định, nhưng tiến bộ này có thể mở ra tiềm năng để điều khiển các vật thể chỉ bằng âm thanh.
Trong các ngành như kỹ thuật y sinh, công nghệ nano và nghiên cứu dược phẩm, việc điều khiển các vật thể mà không cần tiếp xúc là rất quan trọng. Hiện nay, chúng ta có thể làm điều này với công nghệ 'cây nhíp quang học', sử dụng tia laser để tạo áp suất đủ lớn để nhấc và di chuyển những hạt cực nhỏ.
“Cây nhíp âm thanh” có khả năng di chuyển các hạt nhỏ bằng áp suất từ sóng âm, và có tiềm năng trở thành công cụ mạnh mẽ hơn. Chúng có thể được áp dụng để điều khiển nhiều loại nguyên liệu khác nhau, có kích thước lớn hơn và có thể đo bằng milimet.
Tuy vậy, từ khi được phát minh lần đầu tiên vào những năm 80, có những hạn chế nhất định làm trở ngại cho việc sử dụng rộng rãi “cây nhíp âm thanh”. Để bắt đầu, cần có một “bẫy” âm thanh ổn định được tạo ra từ sóng âm.
Thiết kế bẫy âm thanh
Một nhóm các bộ chuyển đổi âm thanh hình bán cầu có thể tạo thành bẫy âm thanh, nhưng việc điều khiển chúng theo thời gian thực không đơn giản, cần tìm ra trường âm phù hợp để nhấc và di chuyển vật thể từ xa các bộ chuyển đổi. Điều này càng khó khăn hơn nếu có bề mặt phản âm, làm tăng độ phức tạp của trường âm thanh.
Hai kỹ sư từ Đại học Thủ đô Tokyo, Nhật Bản - ông Shota Kondo và ông Kan Okubo - đã phát hiện ra cách xây dựng cụm âm thanh hình bán cầu có thể nhấc một khối cầu polystyren kích thước 3mm từ bề mặt phản xạ. Trong báo cáo, họ nói: “Chúng tôi sử dụng cụm bộ chuyển đổi âm thanh siêu âm đa kênh để nhấc vật thể mà không tiếp xúc từ bề mặt cứng phản xạ. Việc tái tạo âm thanh đạt hiệu quả tối ưu, tạo ra bẫy âm thanh ở điểm cần thiết, cho phép nhấc vật thể trên bề mặt cứng. Đây là nghiên cứu đầu tiên về phương pháp này,”
Kỹ thuật của họ tập trung vào cách phân chia các bộ chuyển đổi âm thanh thành khối, làm cho việc điều khiển chúng trở nên dễ dàng hơn so với việc điều khiển độc lập. Họ cũng sử dụng bộ lọc nghịch đảo để tái tạo âm thanh theo dạng sóng âm, tối ưu hóa các pha và biên độ của từng kênh chuyển đổi âm thanh để tạo ra trường âm mong muốn.
Trường âm này sau đó có thể di chuyển và quay quanh vật thể nhỏ bị “bẫy” bên trong. Sử dụng thiết bị này, các nhà nghiên cứu đã có thể nhấc miếng xốp từ một bề mặt phản xạ, mặc dù chưa hoàn hảo - đôi khi vật thể bị thoát ra khỏi áp lực âm thanh thay vì bị giữ lại.
Nghiên cứu này là một bước tiến quan trọng, vì việc nhấc vật thể từ bề mặt phản xạ chưa từng được thực hiện trước đây. Hai nhà khoa học Nhật Bản đã mở ra một con đường mới cho lĩnh vực này. Họ nói: “Trong các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi sẽ nâng cấp phương pháp này để ứng dụng khả năng điều khiển vật thể không tiếp xúc vào thực tế,”
