I ricercatori della Aalto University hanno scoperto un fenomeno sorprendente che cambia il modo in cui pensiamo a come il suono può spostare le particelle. Il loro esperimento si basa su un famoso esperimento riconoscibile dalle aule di scienze delle scuole superiori di tutto il mondo:l'esperimento Chlandni Plate, dove le particelle si muovono su una superficie vibrante. L'esperimento fu eseguito per la prima volta nel 1787 da Ernst Chladni, che ora è conosciuto come il padre dell'acustica. L'esperimento di Chladni ha mostrato che quando una piastra vibra a una certa frequenza, le particelle pesanti si spostano verso le regioni con meno vibrazioni, chiamate linee nodali. Questo esperimento è stato ampiamente ripetuto nel corso dei secoli da quando, e ha plasmato la comprensione comune di come le particelle pesanti si muovono su una piastra vibrante. Ma i ricercatori dell'Università di Aalto hanno ora mostrato un caso in cui le particelle pesanti si spostano verso le regioni con più vibrazioni, o antinodi. "Questo è un risultato sorprendente, quasi una contraddizione alle credenze comuni, "dice il professor Quan Zhou.

I ricercatori hanno installato una piastra di silicio su un trasduttore piezoelettrico e l'hanno immersa nell'acqua. Spalmano sul piatto sfere di vetro sub-mm, e faceva vibrare il piatto con segnali di diversa frequenza, creando onde sul piatto. I ricercatori sono stati poi sorpresi di osservare che le particelle si muovono verso gli antinodi, formando ciò che hanno soprannominato "modelli Chladni inversi".

Un aspetto interessante è che il sistema può creare un movimento prevedibile a un'ampia gamma di frequenze. "Possiamo spostare le particelle a quasi tutte le frequenze, e non ci affidiamo alla risonanza del piatto", dice Zhou. "Questo ci dà molta libertà nel motion control.l"

Utilizzando il fenomeno appena scoperto, i ricercatori sono stati in grado di controllare con precisione il movimento di singole particelle e uno sciame di particelle sulla piastra sommersa. In un esempio, hanno spostato una particella in un labirinto sul piatto, ha scritto parole composte da lettere separate, e fuse, trasportato e separato uno sciame di particelle suonando diverse note musicali.

"Molte procedure nella ricerca farmaceutica e nell'assemblaggio di microsistemi richiedono la capacità di spostare e manipolare facilmente piccole particelle. Utilizzando un solo attuatore per fare tutte queste cose diverse, stiamo aprendo la strada a nuove tecniche di manipolazione delle particelle", dice Zhou. "Inoltre, il metodo può ispirare i futuri sistemi factory-on-a-chip."

Lo studio è pubblicato oggi in Lettere di revisione fisica .