حرکت اجسام با صوت امکان پذیرشد

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ ، دانش پژوهان دانشکده مهندسی EPFL در سوئیس موفق شدند حرکت اجسام را با استفاده از صدا دستکاری کنند. آنها اجسام شناور را در اطراف موانع در یک محیط آبی، هدایت و فرصت‌های جدیدی را برای دارورسانی غیرتهاجمی و هدفمند و سایر کاربرد‌های زیست پزشکی معرفی کردند.

این محققان از روش‌های الهام گرفته از اپتیک برای رسیدن به این دستاورد استفاده کردند.

«رومین فلوری» «Romain Fleury» مدیر آزمایشگاه مهندسی امواج EPFL و مجری این طرح گفت: «انبرک‌های نوری با ایجاد یک «نقطه حساس» (hotspot) نوری برای به دام انداختن ذرات کار می‌کنند، مانند افتادن توپ در سوراخ. اما اگر اجسام دیگری در مجاورت آنها وجود داشته باشد، ایجاد این حفره و حرکت در اطراف آن دشوار می‌شود.

دستکاری ذرات میکروسکوپی با انبرک‌های نوری 

در این روش از انبرک‌های نوری برای دستکاری ذرات میکروسکوپی استفاده می‌شود و این کار به شرایط بسیار کنترل شده و ثابت نیاز دارد تا به درستی انجام شود.

در چهار سال گذشته، فلوری و همکارانش تلاش کردند با استفاده از امواج صوتی، اجسام را در محیط‌های غیرقابل کنترل و پویا حرکت دهند.

محققان از روش «شکل دادن به تکانه موج» استفاده کردند؛ روشی که به طور کامل نسبت به محیط یک جسم یا حتی خواص فیزیکی آن بی تفاوت است. برای این کار تنها اطلاعات لازم، موقعیت جسم است و امواج صوتی بقیه کار را انجام می‌دهند.

فلوری گفت: «در آزمایش هایمان، به جای به دام انداختن اجسام، به آرامی آنها را به اطراف هل دادیم، همانطور که می‌توان با چوب هاکی یک گوی را هدایت کرد. این روش ریشه در حفظ تکانه دارد که آن را بسیار ساده و کلی می‌کند و به همین دلیل بسیار امیدوارکننده است.»

این روش به اطلاعاتی در مورد ویژگی‌های فیزیکی جسم یا ساختار فضایی محیط اطراف نیاز ندارد، بلکه فقط به اندازه گیری بلادرنگ ماتریس پراکندگی و یک هدایتگر موقعیتی وابسته است. 
در تنظیمات آزمایشی، توپ روی سطح یک مخزن بزرگ آب شناور بود که موقعیت آن توسط یک دوربین بالای سر ردیابی می‌شد. امواج صوتی قابل شنیدن از یک آرایه بلندگو در هر انتهای مخزن پخش می‌شد و توپ را در مسیری از پیش تعیین شده هدایت می‌کرد. به طور همزمان، آرایه دیگری از میکروفون‌ها به بازخورد‌ها یا همان ماتریس پراکنده که به توپ در حال حرکت برخورد می‌کند، «گوش می‌کنند».

این آزمایش با موفقیت توانایی حرکت و چرخش بهینه اجسام را نشان و پتانسیل دستکاری اشیا برپایه موج را به محیط‌های دارای پراکندگی پیچیده و پویا گسترش داد. 

محققان ابراز امیدواری کردند: «با این فناوری، می‌توان فرصت‌های جدیدی را برای کاربرد‌های زیست پزشکی، سنجش و تولید در نظر گرفت.»

به گفته این مهندسان، شکل دهی تکانه موج از روش نوری شکل دهی جبهه موج الهام گرفته شده که برای متمرکز کردن نور پراکنده استفاده می‌شود. با این حال، این اولین کاربرد مفهوم حرکت یک جسم است.

گفتنی است روش این پژوهشگران به حرکت اجسام کروی در طول یک مسیر محدود نمی‌شود و از آن برای کنترل چرخش‌ها و دستکاری شناور‌های پیچیده‌تر مانند نیلوفر آبی اوریگامی استفاده کردند.

این روش قابلیت متحول کردن تجزیه و تحلیل زیستی یا کاربرد‌های مهندسی بافت را که در آن دستکاری فیزیکی سلول‌ها باعث آسیب یا آلودگی می‌شود، دارد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature منتشر شده است.