Schallwellen ersetzen in Zukunft den Motor

Schallwellen: Damit lassen sich Objekte bewegen (Foto: Haro Emilio, pixabay.com)

Lausanne (pte018/26.06.2024/12:30) - Forscher um Romain Fleury von der Ingenieurschule der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne ( https://www.epfl.ch )(EPFL) nutzen Schallwellen als neue Antriebslösung. So geschehen mit einem Tischtennisball auf Wasser in einem Tank. Er kurvt umher und flitzt auch geradeaus - dank Schallwellen aus zwei Lautsprechern am Beckenrand. Das Verfahren lässt sich beispielsweise nutzen, um Medikamente im Körper ans Ziel zu lenken.

Vorbild optische Pinzette

Fleury und die Postdocs Bakhtiyar Orazbayev und Matthieu Malléjac haben sich von der Optik inspirieren lassen, genauer gesagt von der optischen Pinzette, für deren Entwicklung der 2020 verstorbene amerikanische Experimentalphysiker Arthur Ashkin 2018 den Nobelpreis für Physik erhalten hatte.

"Optische Pinzetten funktionieren, indem sie einen Licht-Hotspot erzeugen, in dem Partikel gefangen werden, wie ein Ball, der in ein Loch fällt. Wenn man den Lichtpunkt bewegt, wird das eingefangene Teilchen mitgerissen. Befinden sich jedoch andere Objekte in der Nähe, ist es schwierig, dieses Loch zu erzeugen und zu verschieben", so Fleury.

Die akustische Methode lässt sich dagegen von der Umgebung nicht beeinflussen. Die einzige Info, die benötigt wird, ist die Position des Objekts zu Beginn des Experiments. Die Schallwellen erledigen den Rest. "Wir haben die Objekte nicht gefangen, sondern sanft umhergeschoben, so wie man einen Puck mit einem Hockeyschläger lenkt", sagt Fleury.

Reflektierte Kurskorrektur

Wenn Schallwellen in Fleurys Analogie den Hockeyschläger repräsentieren, dann ist ein schwebendes Objekt wie ein Tischtennisball der Puck. In den Tests schwamm der Ball auf der Wasseroberfläche. Seine Position zeichnete eine darüber schwebende Kamera auf. Schallwellen aus einem Lautsprechersystem an beiden Enden des Tanks lenkten den Ball, während Mikrofone die reflektierten Schallwellen aufnahmen, die genutzt wurden, um die Schallwellen zu steuern.

Als den Forschern das perfekt gelungen war, erschwerten sie die Bedingungen, indem sie auf der Wasseroberfläche Hindernisse platzierten. Es gelang, diese präzise zu umschiffen. Das soll auch im menschlichen Körper möglich sein. Schall sei ein besonders vielversprechendes Werkzeug für biomedizinische Anwendungen, da er harmlos und nicht invasiv sei.

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