Unhas pinzas acústicas fan levitar varios obxectos á vez coa forza do son

Buscar

Susbcrición Newsletter

Introducir e-mail

Arquivo mensual

Vindeiros eventos

A levitación acústica de múltiples obxectos e de forma independente xa é posible grazas ás pinzas acústicas holográficas desenvolvidas polo investigador Asier Marzo da Universidade Pública de Navarra e o profesor Bruce Drink da Universidade de Bristol (Reino Unido).

Os autores poden mover partículas de ata 25 milímetros mediante ondas ultrasónicas producidas por dous conxuntos de 256 emisores de son (de 1 cm de diámetro cada un), cos que logran manipulalas de forma individual, simultánea e en tres dimensións. Os detalles destas pinzas acústicas publícanos na revista PNAS.

"Os emisores emiten coa mesma amplitude e frecuencia pero con distinta fase", explica Asier Marzo, "e un algoritmo controla a fase de cada emisor para que se cree o campo acústico que permita capturar as partículas nas posicións desexadas".

Noutras palabras, o son é o que exerce a forza sobre os obxectos. Ao utilizar ondas ultrasónicas e subir moito o volume, pódense mover os pequenos obxectos. Pola súa banda, o algoritmo facilita que se xeren campos o suficientemente complexos como para lograr o obxectivo: atrapar múltiples obxectos onde un quere.

Diversas aplicacións

"As aplicacións destas pinzas acústicas son variadas, pero a min gústanme especialmente dúas", comenta Marzo: "A escalas milimétricas, os displays ou estruturas con multitude de partículas levitantes para formar diferentes obxectos tridimensionais, aínda que agora, de momento, comezaramos por un cubo". Un exemplo poderían ser as futuras pantallas 3D con voxels, unidades cúbicas dun obxecto tridimensional equivalentes aos pixeis actuais en obxectos 2D.

"E a escalas micrométricas -engade-, a manipulación de células en 3 D para crear estruturas máis alá dun simple cultivo nunha placa Petri bidimensional. As posibilidades desta tecnoloxía podería mesmo chegar máis lonxe no futuro, co seu uso en operacións cirúrxicas nas que non haxa que facer incisións aos pacientes.

Na actualidade xa existen pinzas ópticas (gañadoras do Premio Nobel de Física deste ano) que, mediante láseres, poden atrapar e transportar micropartículas dunha forma parecida a como o fan as acústicas. Non obstante, as segundas ofrecen diversas vantaxes respecto ás primeiras.

"Por unha parte a escala de manipulación: mentres que nas ópticas as escalas son ao redor dun micron, nas acústicas as partículas poden variar de 200 microns ata 1,5 cm, dependendo da frecuencia utilizada", apunta Marzo.

"E por outra, o medio de propagación: os láseres empregados en pinzas ópticas requiren un medio transparente (xeralmente auga ou aire), pero as acústicas poden funcionar en aire, auga e en tecidos biolóxicos, de forma segura e non invasiva. Todos sabemos que o ultrasón atravesa sen problema o noso corpo cando nos fan unha ecografía", recorda o investigador.

Outra vantaxe é que os dispositivos acústicos son 100.000 veces máis eficientes que os ópticos. "As pinzas ópticas son unha tecnoloxía fantástica, pero sempre están perigosamente preto de matar as células que manipulan. En cambio, coa versión acústica, xeramos forzas da mesma magnitude, pero con moita menos enerxía. Hai multitude de aplicacións que requiren manipulación celular e os sistemas acústicos son perfectos para iso", destaca o profesor Drinkwater.

Para demostrar a precisión do seu dispositivo, os científicos adheriron dúas esferas milimétricas aos extremos dun fío e usaron as pinzas acústicas para 'coselo' nun anaco de tea. O sistema pode controlar simultaneamente o movemento 3D de ata 25 partículas no aire.

O equipo confía en que a técnica poida adaptarse para conseguir manipular partículas dentro da auga nun prazo aproximado dun ano. Pouco despois, poderíase adaptar para o seu uso en tecidos biolóxicos.

"A flexibilidade das ondas ultrasónicas permítenos operar a escalas micrométricas para mover as células dentro de estruturas impresas en 3D ou tecido vivo", subliña Marzo, "pero tamén podemos traballar a escalas máis grandes, por exemplo, para levitar voxels ou pixeis tanxibles e formar diferentes obxectos no aire".

Estes obxectos, constituídos por partículas levitantes, poden ser observados por varias persoas dende diferentes ángulos, polo que tamén son susceptibles de ser tocados e manipulados de forma directa; é dicir, arrastrados coas mans, unindo así a forza do tacto e o son.

(Fonte: SINC)