Ingenieros de la Universidad de Bristol han demostrado por primera vez que es posible atrapar de forma estable objetos de una longitud superior a la longitud de onda de un rayo tractor acústico. Este descubrimiento abre la puerta a la manipulación de cápsulas de drogas o instrumentos microquirúrgicos dentro del cuerpo. El transporte sin contenedor de muestras más pequeñas y delicadas ahora también es una posibilidad y podría conducir a la levitación de humanos.
Los rayos tractores acústicos utilizan el poder del sonido para mantener las partículas en el aire y, a diferencia de la levitación magnética, pueden atrapar la mayoría de los sólidos o líquidos. Los investigadores pensaban anteriormente que los rayos tractores acústicos se limitaban fundamentalmente a la levitación de objetos pequeños, ya que todos los intentos previos de atrapar partículas más grandes que la longitud de onda habían sido inestables, y los objetos giraban incontrolablemente. Esto se debe a que el campo de sonido giratorio transfiere parte de su movimiento giratorio a los objetos, lo que hace que orbitan más y más rápido hasta que son expulsados.
El nuevo enfoque, publicado en Physical Review Letters, utiliza vórtices acústicos que fluctúan rápidamente, que son similares a tornados de sonido, hechos de una estructura tipo tornado con un sonido fuerte que rodea un núcleo silencioso. Los investigadores de Bristol descubrieron que la velocidad de rotación puede controlarse con precisión cambiando rápidamente la dirección de torsión de los vórtices, y esto estabiliza el rayo tractor. Luego pudieron aumentar el tamaño del núcleo silencioso, lo que le permite contener objetos más grandes.
Trabajando con ondas ultrasónicas a un paso de 40 kHz, un tono similar al que solo los murciélagos pueden escuchar, los investigadores sostuvieron una esfera de poliestireno de dos centímetros en el rayo tractor. Esta esfera mide más de dos longitudes de onda acústicas y es la más grande atrapada en un rayo tractor. La investigación sugiere que, en el futuro, objetos mucho más grandes podrían ser levitados de esta manera.
El investigador español Asier Marzo, autor principal del artículo, del Departamento de Ingeniería Mecánica de Bristol, dijo: "Los investigadores acústicos se han sentido frustrados por el límite de tamaño durante años, por lo que es satisfactorio encontrar una manera de superarlo. Creo que abre la puerta a muchas nuevas aplicaciones ".
Mihai Caleap, investigador principal asociado, que desarrolló las simulaciones, explicó: "En el futuro, con más potencia acústica será posible sostener objetos aún más grandes. Se pensaba que esto sería solo posible con tonos más bajos, haciendo que el experimento fuese audible y peligroso para los humanos".
Bruce Drinkwater, Profesor de Ultrasonidos del Departamento de Ingeniería Mecánica, quien supervisó el trabajo, agregó: "Los rayos tractores acústico tienen un enorme potencial en muchas aplicaciones. Estoy particularmente entusiasmado con la idea de líneas de producción sin contacto donde se ensamblan objetos delicados sin tocarlos".
