Недавно исследователи из Германии создали весьма простую систему, в которой используются напечатанные шаблоны и ультразвук, которая позволяет манипулировать крошечными частицами, составляя из них подобие голографического изображения, парящего прямо в воздухе.

Акустическая голографическая система была разработана группой Пира Фишера (Peer Fischer), профессора из университета Штутгарта и Института интеллектуальных систем Макса Планка. При этом, группа Фишера не занимается акустикой напрямую, основным направлением ее деятельности является наноробототехника и разработка новых технологий нанопроизводства.

«В своих исследованиях мы искали метод одновременного управления большим количеством наночастиц, из которых впоследствии собираются более большие и сложные структуры» – рассказывает профессор Фишер.

Для управления формой трехмерных акустических волн исследователи обычно используют матрицы индивидуально управляемых звуковых излучателей. Изменениями амплитуды, частоты и фазы звуковых колебаний, излучаемых отдельными элементами, создается сложная динамическая интерференционная картина, при помощи которой можно моделировать даже поверхности предметов с определенной текстурой. Однако, разрешающая способность таких систем ограничена физическими размерами излучателей.

Но у новой акустической системы ограничение ее разрешающей способности обусловлено точностью изготовления трехмерного шаблона, форма которого тщательно рассчитывается на компьютере. Ультразвук от одного или нескольких излучателей отражается от поверхности шаблона определенным образом и создает интерференционную картину со своими пиками и минимумами создаваемого акустического давления. Частицы, попавшие в область интерференционной картины, выстраиваются вдоль линий минимального давления и принимают заданную при разработке шаблона форму.

Исследователи продемонстрировали, что помимо создания аналогов трехмерных изображений, их технология позволяет управлять движением частиц по заданному пути, который может быть путем технологического процесса создания различных объектов.

«Наша технология не позволяет динамически менять структуру звуковой области, однако, при помощи некоторых уловок мы можем обеспечить движение частиц по определенному пути» – рассказывает профессор Фишер, – «Это все настолько просто, что мы удивлены тем, что такой метод не придумал никто ранее».

Исследователи считают, что технология акустических голограмм является не только полезным инструментом в области нанопроизводства и экспериментов с различными наноматериалами. Такие ультразвуковые голограммы могут найти применение в области медицины, в области биотехнологий для манипулирования живыми клетками и прочим биоматериалом, и во многих других областях науки и техники.