852
Акустична левітація дозволяє утримувати маленькі предмети в повітрі без ниток, магнітів і механічного контакту, але більшість стабільних систем потребують випромінювачів із двох боків. Команда University of Tsukuba та University of Bristol створила односторонню установку, яка втримала 1,5-міліметрову полістирольну кульку на відстані до 40 сантиметрів від джерела ультразвуку — приблизно у шість разів далі за попередні схеми такого типу.
У класичному levitator два зустрічні звукові поля формують стоячу хвилю. Предмет опиняється в стабільній зоні тиску й утримується між випромінювачами.
Односторонній підхід значно зручніший для відкритих лабораторних систем, роботизованих маніпуляторів або тривимірних дисплеїв, але має фундаментальну проблему: зі збільшенням відстані acoustic trap слабшає, а в певний момент сила починає вже не утримувати, а відштовхувати об’єкт.
Дослідники використали zero-order Bessel beam. На відміну від звичайного звукового пучка, він довго зберігає вузьке інтенсивне центральне ядро й не розходиться так швидко.
Кільцевий phased array із ультразвукових перетворювачів формував це поле й створював високотискову область, у якій частинка могла стабільно зависати.
Робочий діапазон становив приблизно 141–397 міліметрів від джерела. Для порівняння, звичайний single-sided acoustic trap у тому самому контексті працював приблизно до 66,7 міліметра.
Установка не лише утримувала одну сферу. Дослідники могли переміщувати об’єкт у трьох вимірах, працювати з кількома предметами одночасно, левітувати несферичні частинки й навіть маніпулювати об’єктом, який знаходився за іншою фізичною перешкодою.
Саме остання властивість особливо цікава для автоматизованих експериментів: ультразвуковий beam може проходити через простір так, щоб робоча зона не була затиснута між двома механічними модулями.
Автори бачать застосування в роботі з fragile materials, contamination-sensitive samples і hazardous substances, де прямий контакт небажаний.
Ще один можливий напрям — volumetric displays, у яких маленькі частинки фізично переміщуються в повітрі й підсвічуються, формуючи видиме тривимірне зображення.
Поки йдеться про об’єкти міліметрового масштабу й лабораторну систему. Але шестикратне збільшення робочої відстані показує, що одностороння акустична левітація може бути значно практичнішою, ніж вважалося.
https://phys.org/news/2026-08-narrow-ultrasonic-enables-stable-3d.html
