De acordo com uma nova pesquisa que eles afirmam melhorar nossa compreensão do campo de levitação acústica, os cientistas descobriram uma técnica que ajuda a ajustar o controle de partículas usando ondas ultrassônicas.

A levitação de objetos, que antes era limitada à ficção científica e à fantasia, agora é uma área da acústica com aplicações no mundo real em vários campos de estudo, negócios e até mesmo entre amadores.

As ondas sonoras interagem para formar uma onda estacionária com nós que podem “capturar” uma partícula, que causa os fenômenos. A teoria fundamental da acustoforese de Gorkov, que serve como base matemática atual para a levitação sônica, assume que a partícula aprisionada é uma esfera.

Formas assimétricas e seus efeitos no campo acústico também devem ser levados em consideração para o controle preciso de uma partícula usando ondas ultrassônicas, de acordo com estudo recente de especialistas da University of Technology Sydney (UTS) e da University of New South Wales (UNSW). .

“Modelos teóricos anteriores consideravam apenas partículas simétricas. Estendemos a teoria para explicar as partículas assimétricas, que são mais aplicáveis ​​à experiência do mundo real”, disse o principal autor, Dr. Shahrokh Sepehrirahnama, do Laboratório de Dinâmica Biogênica do Centro de Áudio, Acústica e Vibração da UTS.

“Usando uma propriedade chamada acoplamento de Willis, mostramos que a assimetria altera a força e o torque exercido sobre um objeto durante a levitação e altera o local de ‘aprisionamento’. Esse conhecimento pode ser usado para controlar ou classificar com precisão objetos menores que um comprimento de onda de ultrassom”, explicou.

“Em um sentido mais amplo, nosso modelo proposto com base na forma e na geometria trará os dois campos de tendências de manipulação ultrassônica sem contato e metamateriais – materiais projetados para ter uma propriedade não encontrada na natureza – mais próximos”, acrescentou.

Materiais biológicos

Os pesquisadores também podem explorar as propriedades dinâmicas dos materiais em itens biológicos delicados, como asas de insetos, formigas e pernas de cupins, sendo capazes de controlar objetos minúsculos com precisão sem tocá-los.

“Sabemos que os insetos têm habilidades fascinantes: os cupins são extremamente sensíveis à vibração e podem se comunicar por meio desse sentido, as formigas podem carregar muitas vezes seu peso corporal e suportar forças significativas, e a estrutura de filigrana das asas de insetos das abelhas combina força e flexibilidade”, explicou o chefe do laboratório de dinâmica biogênica, professor associado Sebastian Oberst.

“Uma melhor compreensão da dinâmica estrutural específica desses objetos naturais – como eles vibram ou resistem a forças – pode permitir o desenvolvimento de novos materiais, inspirados na natureza, para uso em indústrias como construção, defesa ou desenvolvimento de sensores.

A fim de criar e inovar sensores de vibração hipersensíveis, a pesquisa se concentrou na tentativa de entender as características mecânicas dos órgãos sensores de cupins. O órgão subgenual, que fica na perna de um cupim e tem capacidade de detectar microvibrações, acaba de ter detalhes estruturais revelados.

“Atualmente é muito difícil avaliar as propriedades dinâmicas desses materiais biológicos. Não temos nem as ferramentas necessárias para segurá-los. Tocá-los pode atrapalhar as medições e o uso de lasers sem contato pode causar danos”, explicaram. “Portanto, a ampla aplicação desta pesquisa teórica atual é usar a análise sem contato para extrair novos princípios para desenvolver novos materiais acústicos.”

A pesquisa acaba de ser publicada na revista Cartas de revisão física.

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Este artigo foi originalmente publicado por Mystery Planet. Leia o artigo original aqui.