Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University desenvolveram uma nova tecnologia que permite a manipulação sem contato de pequenos objetos usando ondas sonoras. Eles usaram uma matriz hemisférica de transdutores de ultrassom para gerar um campo acústico 3D que prendeu e ergueu de forma estável uma pequena bola de poliestireno de uma superfície reflexiva. Sua técnica emprega um método semelhante ao de captura a laser em biologia, mas adaptável a uma ampla gama de tamanhos de partículas e materiais.

A capacidade de mover objetos sem tocá-los pode soar como mágica, mas no mundo da biologia e química, a tecnologia conhecida como armadilha óptica tem ajudado os cientistas a usar a luz para mover objetos microscópicos por muitos anos. Na verdade, metade do Prêmio Nobel de Física 2018, concedido a Arthur Ashkin (1922–2020) foi em reconhecimento às notáveis ​​realizações desta tecnologia. Mas o uso da luz laser tem suas falhas, particularmente os limites colocados nas propriedades dos objetos que podem ser movidos.

Entre na armadilha acústica, uma alternativa que usa som em vez de ondas ópticas. As ondas sonoras podem ser aplicadas a uma ampla gama de tamanhos e materiais de objetos, e a manipulação bem-sucedida agora é possível para partículas de tamanho milimétrico. Embora não existam há tanto tempo quanto suas contrapartes ópticas, a levitação e a manipulação acústicas mostram uma promessa excepcional para configurações de laboratório e além. Mas os desafios técnicos que precisam ser superados são consideráveis. Em particular, não é fácil controlar individualmente e com precisão vastas matrizes de transdutores de ultrassom em tempo real, ou para obter os campos sonoros corretos para levantar objetos longe dos próprios transdutores, particularmente perto de superfícies que refletem o som.

Agora, o pesquisador Shota Kondo e o professor associado Kan Okubo, da Tokyo Metropolitan University, criaram uma nova abordagem para levantar objetos de tamanho milimétrico de uma superfície reflexiva usando um conjunto hemisférico de transdutores. Seu método de conduzir o array não envolve o endereçamento complexo de elementos individuais. Em vez de, eles dividem a matriz em blocos gerenciáveis ​​e usam um filtro inverso que encontra a melhor fase e amplitude para conduzi-los a fazer uma única armadilha a alguma distância dos próprios transdutores. Ajustando a forma como conduzem os bloqueios ao longo do tempo, eles podem mudar a posição de seu campo de destino e mover a partícula que capturaram. Suas descobertas são apoiadas por simulações dos campos acústicos 3D que são criados pelas matrizes, e claro, por seus experimentos com uma bola de poliestireno, que falam por si.

Embora os desafios permaneçam em manter as partículas presas e estáveis, esta nova tecnologia pode render grandes avanços em armadilhagem acústica.