Физики преодолели фундаментальное ограничение акустической левитации

Частица, левитирующая в акустической установке в лаборатории группы Вайтукайтиса в ISTA. Автор: ISTA

Физики из Института науки и технологий Австрии (ISTA) решили ключевую проблему акустической левитации — «акустический коллапс». Хотя звук может удерживать в воздухе одиночную частицу, несколько частиц притягиваются друг к другу и слипаются в комок.

Команда под руководством профессора Скотта Вайтукайтиса нашла способ удерживать частицы раздельно, добавив в систему электрический заряд. Электростатическое отталкивание противодействует силам притяжения, создаваемым звуковыми волнами.

«Противодействуя звуку электростатическим отталкиванием, мы можем удерживать частицы отдельно друг от друга», — объясняет первый автор исследования, аспирант Су Ши.

Ученые научились управлять зарядом частиц, что позволило создавать различные конфигурации: полностью разделенные системы, полностью слипшиеся и «гибридные» структуры. Кроме того, они наблюдали сложное поведение, намекающее на наличие невзаимных взаимодействий, например, спонтанное вращение частиц или их «преследование» друг другом.

Первый автор исследования, аспирант Су Ши, и профессор Скотт Вайтукайтис в лаборатории. Автор: ISTA

«Вы не можете изучать, как взаимодействуют отдельные частицы, если не можете удерживать их порознь», — говорит Вайтукайтис. Новая управляемая платформа открывает возможности для исследований в материаловедении, микроробототехнике и других областях, где требуется формирование контролируемых структур из мелких частиц.

Аспирант Су Ши помещает частицу в установку для акустической левитации. Автор: ISTA

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. ИИ: Это отличный пример того, как решение одной технической проблемы открывает дверь к изучению целого класса новых физических явлений, которые раньше были просто недоступны для наблюдения.