Перемещение в воздухе объектов без физического на них воздействия, как правило, осуществляется при помощи ультразвуковых волн. Это простой и изящный способ манипуляции небольшими предметами известен как «звуковая левитация»: неслышимые для человека волны подхватывают, к примеру, капли воды или пенопластовые шарики и перемещают их в желаемом направлении.

Прежние успехи в этой области инженерии позволили увеличить количество направлений, в которых можно перемещать объекты. Так, команда из Токийского университета повысила количество динамиков в системе и научилась манипулировать полистероловыми шариками в трёх направлениях.

Теперь исследователи из Института передовых технологий Шэньчжэня в Китае сообщают о разработке так называемого звукового сита, позволяющего выборочно управлять предметами в воздухе. При прочих достоинствах более ранние технологии не могли обеспечить захват и управление сразу несколькими объектами, но теперь этот недостаток исправлен.

Группа физиков под руководством Хайруна Чжена (Hairong Zheng) использовала давление звуковой волны для поднятия и перемещения рекордного количества объектов одновременно. Вместо полой камеры и полистероловых шариков китайские инженеры использовали сосуд с водой и стеклянные бусины, что упростило им задачу.

Учёные создали тончайшую медную пластину с прямоугольными полосками и поместили её в бак с водой. Ультразвук посылали сверху, акустические волны, распространяющиеся в воде, заставили пластину резонировать с нижней частью резервуара. В результате давление звуковой волны поднимало или не поднимало объекты, помещённые под пластину, в зависимости от их размера и плотности.

Рис. 1. В рамках эксперимента физики подняли стеклянные бусины, а оловянные шарики оставили на дне (фото Shenzhen Institutes of Advanced Technology).

Чтобы испытать систему, инженеры поместили в бак стеклянные бусины побольше и поменьше, а также оловянные шарики. Их технология позволила поднять только стекло, а олово оставить на месте.

«Наша система может быть адаптирована под манипуляцию наноразмерными объектами для нанопромышленности или целевой доставки лекарств прямо к клеткам тела», — поясняет Чжен, который стал ведущим автором статьи, опубликованной в журнале Physical Review Applied.

Физики, не принимавшие участия в данной работе, сообщают, что для большей универсальности систему следует переместить из воды в воздух. А уже имеющаяся технология может быть использована для отбора проб воды и проверки её на наличие загрязняющих веществ.

Правда, Чжену ещё предстоит придумать способ очищения пластины от приклеивающихся частиц, которые могут вывести всю систему из строя.