I ricercatori dell’Università del Minnesota Twin Cities hanno scoperto un nuovo metodo per spostare gli oggetti utilizzando le onde ultrasoniche. La ricerca pubblicata nella rivista Nature Communications, apre le porte all’utilizzo della manipolazione senza contatto in settori come la produzione e la robotica, dove i dispositivi non avrebbero bisogno di una fonte di alimentazione integrata per muoversi.
La luce e le onde sonore sebbene sia stato dimostrato in precedenza che possono manipolare gli oggetti, gli oggetti sono sempre stati più piccoli della lunghezza d’onda del suono o della luce, rispettivamente dell’ordine di millimetri o nanometri. Il team di ricerca dell‘Università del Minnesota Twin Cities ha sviluppato un metodo in grado di spostare oggetti più grandi utilizzando i principi della fisica metamateriale.
I metamateriali sono materiali progettati artificialmente per interagire con le onde, come la luce e il suono. I ricercatori posizionando uno schema metamateriale sulla superficie di un oggetto, sono stati in grado di utilizzare il suono per guidarlo in una certa direzione senza toccarlo fisicamente.
Ognjen Ilic autore senior dello studio, professore presso il College of Science and Engineering ha affermato:
«Sappiamo da tempo che le onde, la luce e il suono possono manipolare gli oggetti. Ciò che contraddistingue la nostra ricerca è che possiamo manipolare e intrappolare oggetti molto più grandi se trasformiamo la loro superficie in una superficie metamateriale, o una metasuperficie».
Benjamin Mayhugh assistante professore presso l’Università di Dipartimento di ingegneria meccanica dell’Università del Minnesota Twin Cities ha aggiunto:
«Quando posizioniamo questi minuscoli motivi sulla superficie degli oggetti, possiamo sostanzialmente riflettere il suono in qualsiasi direzione desideriamo. E così facendo, possiamo controllare la forza acustica che viene esercitata su un oggetto».
I ricercatori dell’Università del Minnesota Twin Cities utilizzando la fisica dei metamateriali, hanno scoperto un nuovo metodo per spostare gli oggetti con le onde ultrasoniche, aprendo le porte all’utilizzo della manipolazione senza contatto in settori come la robotica e la produzione.
Il video (vedi sopra) prodotto dal Laboratorio di nano ottica e meccanica dell’Università del Minnesota Twin Cities mostra un oggetto con un motivo metamateriale sulla sua superficie (a sinistra) controllato senza contatto da onde acustiche (a destra).
I ricercatori utilizzando questa tecnica, possono non solo spostare un oggetto in avanti, ma anche trascinarlo verso una fonte, non dissimile dalla tecnologia del raggio traente nelle storie di fantascienza come Star Trek.
Matthew Stein ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università del Minnesota Twin Cities ha affermato:
«La manipolazione senza contatto è un’area di ricerca molto attiva nel campo dell’ottica e dell’elettroma-gnetismo, questa ricerca propone un altro metodo di attuazione senza contatto, offre vantaggi che altri metodi potrebbero non avere. Inoltre, al di là delle applicazioni che questa ricerca consente, l’ampliamento della nostra conoscenza della fisica è una cosa molto entusiasmante da fare in generale!».
I ricercatori sebbene questo studio sia più che altro una dimostrazione del concetto, intendono testare in futuro frequenze d’onda più elevate, materiali differenti e oggetti di dimensioni diverse.
Ognjen Ilic ha detto:
«In molti campi della scienza e dell’ingegneria, in particolare nella robotica, c’è la necessità di muovere gli oggetti, di trasferire un segnale in una sorta di movimento controllato. Spesso questo avviene attraverso legami fisici o dovendo trasportare una fonte di energia per poter eseguire un compito. Credo che qui stiamo tracciando una nuova direzione, dimostrando che senza contatto fisico possiamo muovere gli oggetti e che il movimento può essere controllato semplicemente programmando ciò che si trova sulla superficie dell’oggetto. Questo ci offre un nuovo meccanismo per azionare gli oggetti senza contatto».
