Investigadores de la Universidad de Aalto han descubierto un fenómeno sorprendente que cambia la forma en que pensamos sobre cómo el sonido puede mover partículas. Su experimento se basa en un famoso experimento reconocible en las aulas de ciencias de las escuelas secundarias de todo el mundo:el experimento Chlandni Plate, donde las partículas se mueven sobre una superficie vibrante. El experimento fue realizado por primera vez en 1787 por Ernst Chladni, quien ahora es conocido como el padre de la acústica. El experimento de Chladni mostró que cuando una placa vibra a una cierta frecuencia, las partículas pesadas se mueven hacia las regiones con menos vibración, llamadas líneas nodales. Este experimento se ha repetido extensamente durante los siglos desde que, y ha dado forma al entendimiento común de cómo se mueven las partículas pesadas en una placa vibratoria. Pero los investigadores de la Universidad de Aalto ahora han mostrado un caso en el que las partículas pesadas se mueven hacia las regiones con más vibraciones, o antinodos. "Este es un resultado sorprendente, casi una contradicción con las creencias comunes, "dice el profesor Quan Zhou.

Los investigadores instalaron una placa de silicio en un transductor piezoeléctrico y lo sumergieron en agua. Extienden esferas de vidrio sub-mm en el plato, y vibró la placa con señales de diferentes frecuencias, creando ondas en el plato. Luego, los investigadores se sorprendieron al observar que las partículas se mueven hacia los antinodos, formando lo que han denominado "patrones de Chladni inversos".

Un aspecto interesante es que el sistema puede crear un movimiento predecible en una amplia gama de frecuencias. "Podemos mover partículas a casi cualquier frecuencia, y no nos apoyamos en la resonancia de la placa ", dice Zhou. "Esto nos da mucha libertad en el control de movimiento"

Usando el fenómeno recién descubierto, los investigadores pudieron controlar con precisión el movimiento de partículas individuales y un enjambre de partículas en la placa sumergida. En un ejemplo, movieron una partícula en un laberinto en el plato, escribió palabras que constan de letras separadas, y se fusionó, transportó y separó un enjambre de partículas tocando diferentes notas musicales.

"Muchos procedimientos en la investigación farmacéutica y el ensamblaje de microsistemas requieren la capacidad de mover y manipular partículas pequeñas fácilmente. Usando un solo actuador para hacer todas estas cosas diferentes, abrimos camino a nuevas técnicas de manipulación de partículas ", dice Zhou. "Adicionalmente, el método puede inspirar los futuros sistemas de fábrica en un chip ".

El estudio se publica hoy en Cartas de revisión física .