Schall wird zum berührungslosen Antrieb

Metamaterialien machen es möglich - Projekt der University of Minnesota revolutioniert Robotik

Objekt mit Metaoberfläche, die auf Schall reagiert (Foto: Olivia Hultgren, twin-cities.umn.edu)

Minneapolis/St. Paul (pte002/11.01.2023/06:05) - Forscher der University of Minnesota ( https://twin-cities.umn.edu ) manipulieren mit Schallwellen weit größere Objekte berührungslos, als es bisher möglich gewesen ist. Das könnte in der Fertigung und in der der Robotik neue Möglichkeiten eröffnen. Bisher mit Schall oder Licht bewegte Objekte waren bisher immer kleiner als die Wellenlänge von Schall oder Licht. Sie lagen in der Größenordnung von Nanometern bis allenfalls Millimetern. Diese Einschränkung hat ein Team um Ognjen Ilic und Benjamin Mayhugh jetzt aufgehoben.

Interaktion mit Schall oder Licht

Das Kunststück gelang mit sogenannten Metamaterialien, die entgegen den Regeln, die die Natur aufstellt, so konstruiert sind, dass sie mit Licht oder Schall interagieren. Dieses strukturierte Material haben die Forscher an jene Objekte angebracht, die sie berührungslos bewegen wollten. Lenkten sie Schallwellen darauf, bewegten sie sich aufgrund der darin enthaltenen Energie, die von dem Metamaterial absorbiert wurde, in eine bestimmte Richtung. "Wir können die Kraft steuern, mit der die Objekte bewegt werden, und damit ihre Geschwindigkeit", so Ilic. Es sei sogar möglich, sie anzuziehen, ähnlich wie der Traktorstrahl in Science-Fiction-Filmen.

"In vielen Bereichen der Wissenschaft und Technik, insbesondere in der Robotik, besteht die Notwendigkeit, Objekte gezielt und präzise zu bewegen. Oft geschieht dies durch physische Kräfte, die richtig zupacken. Das kann die Objekte schädigen. Wir bewegen uns dagegen in eine neue Richtung und zeigen, dass wir ohne physischen Kontakt Objekte bewegen können, und dass sich diese Bewegung durch die Gestaltung der Oberfläche der Objekte einfach steuern lässt", sagt Ilic. Bisher handele es sich aber nur um eine Demonstration, dass eine solche kontaktlose Manipulation möglich sei. Jetzt wollen die Forscher mit höheren Frequenzen und anderen Metamaterialien das Verfahren praxisreif machen.