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Café levitando mediante ondas sonoras (sin trucos)

Café levitando mediante ondas sonoras (sin trucos)
Los investigadores pueden mover objetos levitando, como la gota de colorante fluorescente verse, utilizando una plataforma de bloques de aluminio para manipular las ondas sonoras. Dimos Poulikakos.

 

Células, gotas de agua, café molido… cualquier partícula no magnética puede ser transportada utilizando una técnica que mueve esta materia flotando en el aire mediante ondas de sonido. Los investigadores han conseguido diseñar una plataforma de bloques de aluminio que permite manipular las ondas sonoras, y así se pueden mover –sin imanes ni trucos- objetos levitando que pueden girar, deslizarse e incluso chocar.

Un equipo de la Escuela Politécnica Federal de Zurich ha conseguido la levitación de estas partículas usando corrientes constantes de ondas de sonido, con las que han conseguido maniobrar hasta palillos flotando. La idea de los investigadores es perfeccionar esta técnica para que se pueda utilizar, sin contacto,  para manejar con cuidado los productos químicos de laboratorio delicados o peligrosos, o para evitar la contaminación de las células en los experimentos biológicos.

Hace años que los científicos saben cómo utilizar ondas sonoras para levantar las partículas en el aire, un proceso conocido como la levitación acústica. Pero hacer que estas partículas se movieran era más difícil. Las ondas sonoras tienden a atrapar un objeto en levitación en un punto fijo del espacio. La nueva técnica permite que la partícula se mueva por el espacio mediante la deformación de un campo de ondas de sonido, permitiendo el transporte de objetos atrapados en este campo en distancias de varios centímetros, dice el coautor del estudio Dimos Poulikakos, ingeniero mecánico en la ETH Zurich.

En el video al que se puede acceder mediante este enlace http://vimeo.com/70345507 , Poulikakos muestra un experimento en el que se hace deslizar por el aire un glóbulo de sodio metálico (izquierda) hasta chocar con una gota de agua (a la derecha), y la violenta reacción química que se produce. Cuando el agua golpea al metal, la combinación explota arrojando gas hidrógeno inflamable. Los ingenieros demuestran así que esta técnica permite manejar con seguridad los productos químicos peligrosos utilizando levitación acústica.

“Antes era como si tuvieras un auto hermoso, pero sólo podías aparcar”, dice Poulikakos. “Ahora puedes conducir el coche.” Para lograr la levitación, Poulikakos y sus colegas hacen vibrar bloques de aluminio del tamaño de sellos de correos de arriba abajo, como pequeños martillos neumáticos. El rápido zumbido empuja las ondas sonoras, que navegan hacia arriba, hasta que llegan a un reflector de plexiglás, y luego rebotan dirigiéndose de nuevo hacia los bloques de aluminio. Cuando estas ondas que caen se encuentran con las que suben se pueden anular, creando una bolsa de espacio de baja presión que puede soportar el peso de un objeto. Mediante el ajuste de las tasas de vibración se puede controlar la posición de la bolsa, y los investigadores han sido capaces de hacer moverse a partículas flotantes a través de una especie de tablero de ajedrez formado por los bloques de aluminio.

El equipo de investigadores también han controlado flotando juntas  gotas de agua y gránulos de café instantáneo levitando, y los han hecho interaccionar para conseguir una pequeña taza de una buena infusión. “Eso fue sólo por diversión” – comenta Poulikakos- pero el experimento pone de manifiesto una ventaja sobre la levitación magnética: La nueva técnica no requiere que los objetos flotantes sean magnéticos”

El método también puede servir para mejorar los chips de microfluidos, los dispositivos que mezclan cantidades pequeñas de líquidos juntos en canales tallados en plástico o vidrio, dice Pierre Lambert, Ingeniero de Microfluidos de la Universidad Libre de Bruselas. Aunque los chips permiten a los científicos mezclar los productos químicos, los líquidos están siempre en contacto con los canales tallados de estos dispositivos, lo que puede distorsionar el proceso.

El sistema de levitación acústica puede mantener los líquidos y la mezcla sin tocar nada más que el aire. “Básicamente, todo lo que se hace en los chips de microfluidos podría hacerse mediante la levitación”, dice Lambert. Ahora Poulikakos está ampliando su tablero de ajedrez y tiene puesto su objetivo en conseguir hacer levitar y moverse controladamente en el aire a objetos mucho más pesados, tales como perdigones de acero.
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