Científicos han Creado un Rayo Tractor Acústico

Es sorprendente lo que se puede conseguir con las ondas acústicas. En las dos últimas décadas, los científicos han demostrado la creación de fotones con el efecto de sonoluminiscencia, la levitación acústica (acoustic levitation ) y el holograma sonoro (sound hologram). Los vórtices acústicos son otro efecto interesante. Se han estudiado ampliamente por su capacidad para atrapar partículas y, recientemente, un equipo logró el atrapamiento tridimensional estable de partículas Rayleigh (es decir, partículas con un radio menor que la longitud de onda a ≪ λ).

Estos vórtices acústicos son campos de ondas con una dislocación helicoidal en el frente de ondas en fase y un nulo de amplitud en el pasador del eje. Estos frentes de onda helicoidales pueden generarse utilizando varios métodos entre los que destaca el uso de sistemas phased array porque permiten controlar electrónicamente el haz acústico mediante la aplicación de una determinada ley de retardo a los elementos del array.

Los investigadores en acústica llevaban años frustrados por el límite de tamaño, así que es satisfactorio encontrar una forma de superarlo. Creo que abre la puerta a muchas aplicaciones nuevas.

Recientemente, un equipo de la Universidad de Bristol ha conseguido atrapar pequeñas partículas en una trampa acústica tridimensional. Básicamente, crearon la base de un rayo tractor. Demostraron la estabilidad del atrapamiento dentro de vórtices acústicos generando secuencias de vórtices de pulso corto de igual helicidad pero de quiralidad opuesta. Esto produce un "vórtice virtual" con un momento angular orbital que puede ajustarse independientemente de la fuerza de captura.

Los primeros resultados se obtuvieron para vórtices acústicos en el aire, pero las simulaciones sugieren que la inestabilidad debida a la acumulación de momento orbital también afecta a los vórtices en otros medios, como el agua o la sangre. Es posible que los vórtices virtuales permitan nuevas aplicaciones en la centrifugación de partículas y la manipulación de partículas de tamaño arbitrario. Por tanto, la introducción de vórtices virtuales ampliará los usos actuales de la levitación acústica para permitir la manipulación de objetos más grandes y el control de su rotación.

Los rayo tractor acústicos tienen un enorme potencial en muchas aplicaciones. Me entusiasma especialmente la idea de líneas de producción sin contacto en las que se ensamblan objetos delicados sin tocarlos".

Bruce Drinkwater, profesor de Ultrasonidos del Departamento de Ingeniería Mecánica

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