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Schweizer Wissenschaftler verfeinern akustische Levitation

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Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich haben eine Methode entwickelt, mit der sich per Schallwellen in der Schwebe gehaltene Objekte kontrolliert bewegen lassen. Die im Rahmen der Dissertation von ETH-Wissenschaftler Daniele Foresti vorgestellte Technik ermöglicht beispielsweise, dass kleine Flüssigkeitstropfen gezielt miteinander reagieren können, ohne dass sie dabei Kontakt zu irgendwelchen Trägermaterialien haben. Schön anzusehen ist auch das Video, in dem die Wissenschaftler ein schwebendes Bröckchen Instant-Kaffee und ein schwebendes Wassertröpfchen gezielt aufeinander zusteuern lassen.

Auch ein acht Zentimeter langer Zahnstocher lässt sich mit der Technik in die Schwebe bringen und kontaktlos drehen.

(Bild: ETH Zürich)

Neu ist das Prinzip der akustischen Levitation indes nicht: Schon lange ist bekannt, dass sich Ultraschallwellen nutzen lassen, um in einem Resonatorgehäuse sogenannte stehende Wellen zu erzeugen. Diese wiederum haben Stellen, an denen der Druck der Schallwellen die Wirkung der Schwerkraft aufhebt. Platziert man nun ein kleines Objekt an diesen Knoten, schwebt es. Neu an der Arbeit der Schweizer Wissenschaftler ist jedoch, dass sich Objekte mit ihrer Versuchsanordnung auch kontaktlos drehen oder über eine Distanz von mehreren Zentimetern hinweg transportieren lassen. Und selbst ein gezieltes Bewegen mehrerer Objekte gleichzeitig ist möglich.

Je nach Aufgabe arrangieren die Wissenschaftler dazu kleine Metallblöcke mit piezoelektrischen Ultraschallwandlern, die von einer Plexiglasschicht als Reflektor abgedeckt werden. Durch gezielte Wellenmodulationen der einzelnen Blöcke können die Knoten nun so verschoben werden, dass sich Objekte zum Beispiel aufeinander zubewegen. Es gebe zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten etwa in der Biologie und der Chemie für die neue Technik, unterstreicht Foresti. Allerdings müssen die Wissenschaftler dabei sehr genau arbeiten: Überschreite der Schalldruck die Oberflächenkraft einer bestimmten Flüssigkeit, erklärt die ETH Zürich, würden Tropfen davon "explosionsartig atomisiert". (pmz)

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