„Akustyczne hologramy” szybko składają obiekty z cząstek lub komórek

Naukowcy stworzyli „akustyczne hologramy”, które mogą składać materię w obiekty 3D, używając tylko dźwięku.

Technika ta działa z różnymi typami cząstek, a nawet żywymi komórkami, umożliwiając nowy rodzaj drukowania 3D, który jest szybki i bezkontaktowy. Dźwięk istnieje jako fale ciśnienia poruszające się w ośrodku, takim jak powietrze lub woda. Fale te mogą wywierać nacisk na powierzchnie, w które uderzają, chociaż siła ta jest tak mała, że zwykle zauważamy, że działa tylko na nasze bębenki. Ale naukowcy eksperymentowali z manipulowaniem ultradźwiękami o wysokiej częstotliwości, aby lewitować małe obiekty, tworzyć złożone pejzaże dźwiękowe lub dodawać zmysł dotyku do widocznych hologramów.

Zobacz też: Obliczono bezwględny limit prędkości kwantowej dla elektroniki

W ramach nowego badania naukowcy z Instytutu Maxa Plancka i Uniwersytetu w Heidelbergu zbadali nowe zastosowanie ultradźwięków – precyzyjne przesuwanie małych elementów konstrukcyjnych w celu złożenia obiektów 3D. Użyli wydrukowanych w 3D płyt, które zostały specjalnie zaprojektowane do wytwarzania określonego pola dźwiękowego. Połączenie kilku takich płyt z różnymi wzorami może stworzyć hologram akustyczny o określonym trójwymiarowym kształcie.

Działa to trochę jak niewidzialna pleśń – kiedy ten hologram ultradźwiękowy jest nakładany na cząsteczki zawieszone w cieczy, fale ciśnienia są przykładane z różną siłą w różnych obszarach, aż cząsteczki połączą się w pożądany kształt 3D. Podczas testów zespół był w stanie stworzyć kształty, takie jak gołąb, cyfra 8 i helisa, używając materiałów takich jak szklane koraliki, hydrożel, a nawet komórki biologiczne.

Istnieje kilka potencjalnych zalet tej techniki. Może być szybszy i wydajniejszy, ponieważ działa w jednym kroku, zamiast konwencjonalnego drukowania 3D, które buduje obiekt warstwa po warstwie. A ponieważ cząsteczki nie muszą być fizycznie dotykane, jest łagodniejszy dla komórek biologicznych, co może czynić go idealnym do tworzenia tkanek i narządów.

„Może to być bardzo przydatne w biodrukowaniu” – powiedział Peer Fischer, autor badania. „Wykorzystywane tam ogniwa są szczególnie wrażliwe na środowisko”.

Zespół twierdzi, że przyszłe prace mogą zbadać sposoby ulepszenia techniki, w tym użycie większej liczby płyt hologramowych, wyższych częstotliwości ultradźwięków i innych materiałów.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Science Advances.

źródło: Instytut Maxa Plancka | New Atlas