Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han desarrollado una nueva tecnología que permite la manipulación sin contacto de pequeños objetos mediante ondas sonoras. Utilizaron una matriz hemisférica de transductores de ultrasonido para generar un campo acústico 3D que atrapó y levantó de manera estable una pequeña bola de poliestireno de una superficie reflectante. Su técnica emplea un método similar al atrapamiento láser en biología, pero adaptable a una gama más amplia de tamaños de partículas y materiales.

La capacidad de mover objetos sin tocarlos puede parecer mágica, pero en el mundo de la biología y la química, La tecnología conocida como atrapamiento óptico ha ayudado a los científicos a utilizar la luz para mover objetos microscópicos durante muchos años. De hecho, la mitad del Premio Nobel de Física 2018, otorgado a Arthur Ashkin (1922-2020) fue en reconocimiento a los notables logros de esta tecnología. Pero el uso de la luz láser no está exento de fallas, particularmente los límites impuestos a las propiedades de los objetos que se pueden mover.

Entra en la trampa acústica, una alternativa que utiliza sonido en lugar de ondas ópticas. Las ondas sonoras se pueden aplicar a una gama más amplia de tamaños y materiales de objetos, y ahora es posible una manipulación exitosa de partículas de tamaño milimétrico. Aunque no han existido durante tanto tiempo como sus homólogos ópticos, La levitación y la manipulación acústicas son una promesa excepcional tanto para el laboratorio como para otros entornos. Pero los desafíos técnicos que deben superarse son considerables. En particular, no es fácil controlar de forma individual y precisa vastas matrices de transductores de ultrasonido en tiempo real, o para obtener los campos de sonido adecuados para levantar objetos lejos de los propios transductores, particularmente cerca de superficies que reflejan el sonido.

Ahora, El investigador Shota Kondo y el profesor asociado Kan Okubo de la Universidad Metropolitana de Tokio han ideado un nuevo enfoque para levantar objetos de tamaño milimétrico de una superficie reflectante utilizando una matriz hemisférica de transductores. Su método para controlar la matriz no implica un direccionamiento complejo de elementos individuales. En lugar de, dividen la matriz en bloques manejables y usan un filtro inverso que encuentra la mejor fase y amplitud para conducirlos a hacer una sola trampa a cierta distancia de los transductores mismos. Al ajustar la forma en que conducen los bloques a lo largo del tiempo, pueden cambiar la posición de su campo objetivo y mover la partícula que han atrapado. Sus hallazgos están respaldados por simulaciones de los campos acústicos 3D que son creados por los arreglos, y por supuesto, por sus experimentos con una bola de poliestireno, que hablan por sí mismos.

Aunque sigue habiendo desafíos para mantener las partículas atrapadas y estables, esta nueva tecnología podría producir grandes avances en el atrapamiento acústico.