Mecânica

Raio trator acústico a caminho de levitar seres humanos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  02/02/2018

Por enquanto os testes foram feitos com bolinhas de isopor de 2 centímetros, mas equipamentos maiores poderão levitar até seres humanos. [Imagem: University of Bristol]

Levitação sônica para objetos grandes

Os levitadores acústicos, que também podem ser configurados para funcionar como raios tratores sônicos, usam a potência do som para manter partículas em pleno ar e, ao contrário da levitação magnética, conseguem levitar a maioria dos sólidos e líquidos.

E agora eles conseguem também capturar de forma estável objetos maiores do que o comprimento de onda do som usado para fazer o levitador sônico funcionar.

Os cientistas acreditavam que os raios tratores e levitadores sônicos estavam fundamentalmente limitados a manipular objetos pequenos, já que todas as tentativas anteriores de capturar partículas maiores do que o comprimento de onda haviam se mostrado instáveis, com os objetos girando incontrolavelmente. Isso ocorre porque o campo de som rotativo transfere uma parte do seu movimento giratório para os objetos, fazendo com que eles girem cada vez mais rápido, até serem ejetados da armadilha.

Tornados de som

Asier Marzo e seus colegas da Universidade de Bristol, no Reino Unido, desenvolveram uma nova abordagem que elimina essa limitação.

A coisa funciona mais ou menos como um "tornado de som" - uma estrutura semelhante a um tornado, com o som circundando um núcleo silencioso. A novidade é que a técnica usa vórtices acústicos com flutuações rápidas. A taxa de rotação do tornado pode ser controlada com grande precisão alterando-se rapidamente a direção de torção dos vórtices, estabilizando o feixe do raio trator e evitando que o objeto comece a girar.

A alternância do raio trator sônico equivale à criação de vórtices gêmeos entrelaçados, um em cada sentido. [Imagem: University of Bristol]

Essa estabilidade permitiu aumentar o tamanho do núcleo silencioso do raio trator, permitindo que ele sustente objetos maiores. Trabalhando com ondas ultra-sônicas de 40kHz - os morcegos conseguem ouvir, mas os humanos não -, os pesquisadores mantiveram no ar uma esfera de poliestireno de dois centímetros de diâmetro - ela é 4 vezes maior do que qualquer objeto até agora levitado acusticamente e mede o dobro do comprimento de onda usado.

Levitação de seres humanos

A capacidade de manipulação de objetos na faixa dos centímetros torna a tecnologia de levitação sônica adequada para a manipulação de cápsulas de medicamentos, implementos microcirúrgicos dentro do corpo ou qualquer outro objeto delicado que precise seguir pelo processo produtivo sem contato para evitar contaminação ou deformação.

Agora que a limitação do comprimento de onda foi vencida, a equipe afirma que sua técnica deverá permitir levitar objetos muito maiores, bastando para isso aprimorar o sistema de controle do vórtice, com uma sintonia mais fina que o torne ainda mais estável.

Eles afirmaram ter planos para, num futuro não muito distante, levitar seres humanos.

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Bibliografia:

Acoustic Virtual Vortices with Tunable Orbital Angular Momentum for Trapping of Mie Particles
Asier Marzo, Mihai Caleap, Bruce W. Drinkwater
Physical Review Letters
Vol.: 120, 044301
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.044301