Levitación acústica

format_list_bulleted Contenido keyboard_arrow_down
ImprimirCitar

La levitación acústica es un método para suspender materia en el aire contra la gravedad utilizando la presión de radiación acústica de ondas sonoras de alta intensidad.

Funciona según los mismos principios que las pinzas acústicas, aprovechando las fuerzas de radiación acústica. Sin embargo, las pinzas acústicas son generalmente dispositivos de pequeña escala que funcionan en un medio fluido y se ven menos afectados por la gravedad, mientras que la levitación acústica se ocupa principalmente de vencer la gravedad. Técnicamente, la levitación acústica dinámica es una forma de acustoforesis, aunque este término se asocia más comúnmente con las pinzas acústicas de pequeña escala.

Normalmente se utilizan ondas sonoras a frecuencias ultrasónicas, por lo que no se produce ningún sonido audible para los humanos. Esto se debe principalmente a la alta intensidad del sonido necesaria para contrarrestar la gravedad. Sin embargo, ha habido casos en los que se han utilizado frecuencias audibles.

Un levitador acústico de onda de pie tipo Langevin en el Laboratorio Nacional Argonne

Existen diversas técnicas para generar el sonido, pero la más común es el uso de transductores piezoeléctricos que pueden generar de manera eficiente salidas de alta amplitud en las frecuencias deseadas.

La levitación es un método prometedor para el procesamiento sin contenedores de microchips y otros objetos pequeños y delicados en la industria. El procesamiento sin contenedores también se puede utilizar para aplicaciones que requieren materiales de muy alta pureza o reacciones químicas demasiado rigurosas para que se produzcan en un contenedor. Este método es más difícil de controlar que otros, como la levitación electromagnética, pero tiene la ventaja de poder levitar materiales no conductores.

Aunque originalmente era estática, la levitación acústica ha evolucionado desde la levitación sin movimiento hasta el control dinámico de objetos flotantes, una capacidad útil en las industrias farmacéutica y electrónica. Este control dinámico se realizó por primera vez con un prototipo con una matriz de emisores acústicos cuadrados en forma de tablero de ajedrez que mueven un objeto de una casilla a otra al reducir lentamente la intensidad del sonido emitido desde una casilla mientras aumenta la intensidad del sonido desde la otra, lo que permite que el objeto se desplace prácticamente "cuesta abajo". Más recientemente, el desarrollo de placas transductoras de matriz en fase ha permitido un control dinámico más arbitrario de múltiples partículas y gotitas a la vez.

Los avances recientes también han hecho que el precio de la tecnología se reduzca significativamente. El 'TinyLev' es un levitador acústico que se puede construir con componentes de bajo costo y ampliamente disponibles en el mercado, y un único marco impreso en 3D.

Historia

Experimental

Un dibujo del experimento del tubo de Kundt. El movimiento de las partículas debido a las fuerzas acústicas de radiación fue la primera demostración de la posibilidad de levitación acústica.

La primera demostración de la posibilidad de la levitación acústica se realizó en los experimentos del tubo de Kundt en 1866. El experimento en una cámara resonante demostró que las partículas podían ser reunidas en los nodos de una onda estacionaria por las fuerzas de radiación acústica. Sin embargo, el experimento original se realizó con la intención de calcular las longitudes de onda y, por lo tanto, la velocidad del sonido dentro de un gas.

La primera demostración de levitación la realizaron Bücks y Muller en 1933, al hacer levitar gotitas de alcohol entre un cristal de cuarzo y un reflector. El siguiente avance vino de Hilary St Clair, que estaba interesado en las fuerzas de radiación acústica, principalmente para sus aplicaciones en la aglomeración de partículas de polvo para su uso en aplicaciones mineras. Creó el primer dispositivo electromagnético para crear las amplitudes de excitación necesarias para la levitación, y luego pasó a levitar objetos más grandes y pesados, incluida una moneda.

Taylor Wang fue el líder de un equipo que hizo un uso significativo de las fuerzas de radiación acústica como mecanismo de contención en gravedad cero, y llevó un dispositivo a bordo de la misión STS-51-B del transbordador espacial Challenger para investigar el comportamiento de las gotitas levitadas en microgravedad. Se llevaron a cabo más experimentos en 1992 a bordo del Laboratorio de Microgravedad 1 de los Estados Unidos (USML-1) y en 1995 a bordo del USML-2.

El levitador más común desde al menos la década de 1970 hasta 2017 fue el cuerno de Langevin, que constaba de un actuador piezoeléctrico, un transmisor de metal y un reflector. Sin embargo, esto requería un ajuste preciso de la distancia entre el transmisor y el reflector, ya que la distancia entre la fuente y el reflector debía ser un múltiplo exacto de la longitud de onda. Esto es más difícil de lo que parece, ya que la longitud de onda varía con la velocidad del sonido, que varía con factores ambientales como la temperatura y la altitud. Se han realizado estudios importantes con estos dispositivos, incluidos los de química sin contacto y levitación de animales pequeños. Varios de ellos también se combinaron para crear un movimiento plano continuo al reducir la intensidad del sonido de una fuente mientras se aumentaba la de la fuente adyacente, lo que permitía que la partícula viajara "cuesta abajo" en el campo de potencial acústico.

Un levitador acústico TinyLev incluyendo la electrónica y un diagrama del campo de presión pico.

Recientemente se ha vuelto más común una nueva generación de levitadores acústicos que emplean una gran cantidad de pequeños transductores piezoeléctricos individuales. El primero de estos levitadores fue un levitador de ondas estacionarias de un solo eje llamado TinyLev. Las diferencias clave con el Langevin Horn eran el uso de fuentes tanto desde arriba como desde abajo (en lugar de una fuente y un reflector) y el uso de una gran cantidad de pequeños transductores con excitación paralela, en lugar de un solo elemento piezoeléctrico. El uso de dos ondas viajeras opuestas, en lugar de una sola fuente y un reflector, significó que la levitación todavía era posible incluso cuando la distancia entre la parte superior y la inferior no era un múltiplo preciso de la longitud de onda. Esto condujo a un sistema más robusto que no requiere ningún ajuste antes de su funcionamiento. El uso de múltiples fuentes pequeñas fue diseñado inicialmente como una medida de ahorro de costos, pero también abrió la puerta a la levitación de matriz en fase, que se analiza a continuación. El uso de componentes impresos en 3D para el marco que posiciona y enfoca los transductores y Arduinos como generadores de señales también redujo significativamente el costo y aumentó la accesibilidad. La reducción del costo fue particularmente importante ya que un objetivo principal de este dispositivo era la democratización de la tecnología.

Este nuevo enfoque también dio lugar a importantes avances en el uso de transductores ultrasónicos de matriz en fase (a menudo denominados PAT) para la levitación. Los transductores ultrasónicos de matriz en fase son una colección de altavoces ultrasónicos que se controlan para crear un único campo de sonido deseado. Esto se consigue controlando la fase relativa (es decir, el tiempo de retardo) entre cada salida y, a veces, las magnitudes de salida relativas. A diferencia de sus homólogos en los campos de las pruebas no destructivas o la obtención de imágenes, estos conjuntos utilizan una salida continua, en lugar de breves ráfagas de energía. Esto ha permitido la levitación unilateral, así como la manipulación de un gran número de partículas simultáneamente.

Otro enfoque que está ganando popularidad es el uso de componentes impresos en 3D para aplicar los retrasos de fase necesarios para la levitación, creando un efecto similar al de los PAT pero con la ventaja de que pueden tener una resolución espacial más alta que la matriz en fase, lo que permite formar campos más complejos. A veces se los denomina hologramas acústicos, metasuperficies, líneas de retardo o metamateriales. Las diferencias en los términos se basan principalmente en el área en la que se originó la técnica de diseño, pero la idea básica detrás de todas las técnicas es esencialmente la misma. También se pueden usar junto con los PAT para obtener una reconfigurabilidad dinámica y una mayor resolución del campo sonoro. Otra ventaja es la reducción de costos, con un ejemplo destacado siendo el rayo tractor ultrasónico de bajo costo para el cual se creó un instructable.

Aunque se han desarrollado muchas técnicas nuevas de manipulación, los cuernos de Langevin todavía se utilizan en la investigación. Suelen ser los preferidos para la investigación de la dinámica de objetos levitados debido a la simplicidad de su geometría y la consiguiente facilidad de simulación y control de factores experimentales.

Theoretical

Lord Rayleigh desarrolló teorías sobre la fuerza de presión asociada con las ondas sonoras a principios del siglo XX, sin embargo, este trabajo se basó principalmente en las fuerzas teóricas y la energía contenidas dentro de una onda sonora. El primer análisis de partículas fue realizado por L.V. King en 1934, quien calculó la fuerza sobre partículas incompresibles en un campo acústico. A esto le siguieron Yosioka y Kawisama, quienes calcularon las fuerzas sobre partículas compresibles en ondas acústicas planas. A esto le siguió el trabajo de Lev P. Gorškov, que generalizó el campo en el potencial de Gorškov, la base matemática para la levitación acústica que todavía se usa ampliamente en la actualidad.

El potencial de Gor'kov está limitado por sus suposiciones a esferas con un radio significativamente menor que la longitud de onda; el límite típico se considera una décima parte de la longitud de onda. Existen otras soluciones analíticas disponibles para geometrías simples; sin embargo, para extenderlo a objetos más grandes o no esféricos, es común utilizar métodos numéricos, en particular el método de elementos finitos o el método de elementos de contorno. La presión de radiación del sonido también se puede controlar mediante el modelado de la superficie del objeto en longitudes de onda inferiores.

Tipos de levitación

La levitación acústica se puede dividir en cinco categorías diferentes:

  1. Levitación de Wave: Las partículas están atrapadas en los nodos de una onda de pie, formada por una fuente de sonido y reflector (en el caso del Cuerno de Langevin) o dos conjuntos de fuentes (en el caso del TinyLev). Esto se basa en que las partículas son pequeñas en relación con la longitud de onda, típicamente en la región de 10% o menos, y el peso levitado máximo es generalmente en el orden de unos pocos miligramos. También vale la pena señalar que si la partícula es demasiado pequeña en relación con la longitud de onda entonces se comportará de manera diferente y viajará a los antinodos. Típicamente estos levitadores son de eje único, lo que significa que todas las partículas están atrapadas a lo largo de un único eje central del levitador. Sin embargo, con el uso de PAT también pueden ser dinámicos. Esta es la técnica más fuerte para la levitación a una distancia mayor que una longitud de onda debido a la interferencia constructiva de las dos ondas it. Las fuerzas de la levitación de un solo haz a una distancia son 30 veces más débiles que una simple onda de pie.
    Un único levitador acústico con una trampa de vórtice para levitar una partícula de poliestireno expandida aproximadamente el doble del tamaño de la longitud de onda. Los vórtices se alternan rápidamente en dirección para evitar girar la partícula hasta el punto de inestabilidad. Aquí 450 transductores a 40k Se usan Hz.
  2. Levitación acústica de campo lejano: Los objetos más grandes que la longitud de onda se levitan generando un campo que se adapta al tamaño y la forma del objeto levitado. Esto permite que los objetos más grandes que la longitud de onda sean levitados a distancias mayores que la longitud de onda de la fuente. Sin embargo, el objeto no debe ser de alta densidad. En enfoques tempranos esta era una simple onda vertical para discos o un arreglo de tres transductores para estabilizar una esfera. Sin embargo, los recientes desarrollos han utilizado un PAT y el método de elemento de límites para levitar objetos mucho más grandes a distancias mucho más largas. El objeto más pesado levantado por esta técnica es una esfera de poliestireno expandida de 30 mm de diámetro de masa 0.6g. Un poliestireno expandido octaedro con una longitud diagonal de 50 mm y masa 0.5g es el objeto más grande jamás levitado acústicamente por esta técnica utilizando PATs arriba y debajo del objeto.
  3. Levitación de haz único: Levitación de objetos a una distancia mayor que una sola longitud de onda de las fuentes con acceso sólo desde un solo lado. En este caso la trampa debe estar especialmente diseñada, y generalmente toma la forma de una trampa gemelo o una trampa de vórtice, aunque también es posible un tercer tipo de trampa llamado trampa de botella. La trampa gemela es la más simple de estas posibilidades que forma dos "tweezers" de alta presión en cada lado de la partícula. Si se utiliza el enfoque geométrico, esto se puede utilizar para construir un rayo tractor con partes comúnmente disponibles. La trampa del vórtice crea un agujero de baja presión en el centro. Requiere un campo de fase más complejo pero, a diferencia de la trampa gemelo, se puede utilizar para levantar objetos más grandes que la longitud de onda. En 2019 el objeto más grande jamás levantado por un rayo tractor se hizo así en la Universidad de Bristol y se mostró en "El borde de la ciencia", una producción de la Tierra BBC para YouTube Originals por el presentador Rick Edwards. Era una bola de poliestireno expandida de 19,53 mm de diámetro.
  4. Levitación de campo cercano: Un objeto grande y plano se coloca muy cerca de la superficie del transductor y actúa como reflector, permitiéndole levitar en una película de aire muy delgada. Esta técnica es capaz de levantar varios kilogramos, pero no puede ir más alto que cientos de micrometros por encima de la superficie. Como tal en una escala humana parece más como una enorme reducción de la fricción, en lugar de como levitación.
  5. Invertido cerca de campo Levitación acústica: En ciertas condiciones la fuerza repulsiva que produce levitación de campo cercano invierte y se convierte en una fuerza atractiva. En este caso el transductor puede ser apuntado hacia abajo y el conjunto levitará el objeto será levitado debajo de él. El objeto será levitado a una distancia de decenas de micrometros y objetos en la escala de miligramos han sido levitados. La investigación actual sugiere que ocurre donde el radio equivalente del disco es inferior al 38% de la longitud de onda

Estas clasificaciones generales son una única forma de clasificar los tipos de levitación, pero no son definitivas. Se están realizando más trabajos para combinar técnicas para obtener mayores capacidades, como la levitación estable de objetos no simétricos con respecto al eje mediante la combinación de la levitación de ondas estacionarias con una trampa doble (normalmente una técnica de levitación de un solo haz). También hay una cantidad significativa de trabajo para combinar estas técnicas con componentes de cambio de fase impresos en 3D para obtener ventajas como la formación de campos pasivos o una mayor resolución espacial. También hay una variación significativa en las técnicas de control. Si bien las PAT son comunes, también se ha demostrado que las placas de Chladni se pueden utilizar como una única fuente de ondas estacionarias para manipular objetos levitados cambiando la frecuencia.

Aplicaciones

Las principales aplicaciones de la levitación acústica probablemente sean científicas e industriales.

Una selección de objetos acústicamente levitados en un TinyLev incluyendo sólidos, líquidos, una hormiga y un componente eléctrico. Todo en el rango de tamaño de 2 mm-6 mm.
(izquierda) Imágenes de gotitas levitadas acústicamente durante la evaporación líquida y la formación de partículas. (Derecho) La microtomografía de rayos X proporciona información sobre la estructura 3D de la partícula final.

La levitación acústica proporciona un entorno sin contenedores para los experimentos de secado de gotas para estudiar la evaporación de líquidos y la formación de partículas. La manipulación sin contacto de las gotas también ha ganado un interés significativo, ya que promete una química sin contacto a pequeña escala. Existe un interés particular en la mezcla de múltiples gotas utilizando PAT para que las reacciones químicas se puedan estudiar de forma aislada de los contenedores. También existe interés en el uso de una pequeña gota levitada como contenedor de cristales de proteínas para experimentos de difracción de rayos X para determinar la estructura cristalina con resolución atómica a temperatura ambiente y con un alto rendimiento.

También se ha estudiado la levitación de pequeños animales vivos, y no se ha visto afectada la vitalidad de los animales que normalmente viven en el aire. En el futuro podría utilizarse como herramienta para estudiar a los propios animales.

Existe una investigación activa en el campo del ensamblaje sin contacto. Se ha demostrado la levitación de componentes eléctricos de montaje superficial, así como el microensamblaje con una combinación de campos acústicos y magnéticos. También existe interés comercial en la impresión 3D mientras se levita, y Boeing ha presentado una patente sobre el concepto.

La levitación acústica también se ha propuesto como técnica para crear una pantalla volumétrica, con luz proyectada sobre una partícula que se mueve a lo largo de un camino para crear la imagen más rápido de lo que el ojo puede procesar. Esto ya se ha demostrado posible y se ha combinado con retroalimentación háptica y de audio del mismo PAT.

Una pantalla volumétrica acoustophorética donde una pequeña partícula de poliestireno expandida se mueve rápidamente con luz proyectada sobre ella para producir la imagen de un 'stop sign'. Esta es una imagen compuesta tomada más de 20 segundos.

Véase también

  • Tweezers acústicos
  • Levitación óptica
  • Presión de radiación
  • Levitación electrostática
  • Levitación magnética
  • Levitación aerodinámica
  • Buoyancy

Referencias

  1. ^ a b c Andrade, Marco A. B.; Pérez, Nicolás; Adamowski, Julio C. (2018-04-01). "Revista del progreso en la levitación acústica". Diario Brasileño de Física. 48 (2): 190–213. Código:2018BrJPh..48..190A. doi:10.1007/s13538-017-0552-6. ISSN 1678-4448. S2CID 125461009.
  2. ^ Andrade, Marco A. B.; Marzo, Asier; Adamowski, Julio C. (2020). "Levitación acústica en el aire: avances recientes, desafíos y perspectivas futuras". Apl. Phys. Lett. 116 (25). AIP Publishing: 250501. Bibcode:2020ApPhL.116y0501A. doi:10.1063/5.0012660. hdl:2454/39386. ISSN 0003-6951.
  3. ^ Lenshof, Andreas; Laurell, Thomas (2014), "Acoustophoresis", en Bhushan, Bharat (ed.), Enciclopedia de Nanotecnología, Springer Netherlands, pp. 1–6, doi:10.1007/978-94-007-6178-0_423-2, ISBN 978-94-007-6178-0
  4. ^ "Levitación Ultrasónica". 2006-11-04. Archivado desde el original el 21 de julio de 2006 a. Retrieved 2020-04-22.
  5. ^ WANG, T.; SAFFREN, M.; ELLEMAN, D. (1974-01-30). "Cámara acústica para posicionamiento sin peso". 12a Reunión de Ciencias Aeroespaciales. Reston, Virginia: American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.1974-155.
  6. ^ Kim, Meeri (15 de julio de 2013). "Las ondas de sonido se pueden utilizar para levitar y mover objetos, dice estudio". El Washington Post.
  7. ^ a b c Foresti, Daniele; Nabavi, Majid; Klingauf, Mirko; Ferrari, Aldo; Poulikakos, Dimos (2013-07-30). "Acoustophoretic contactless transport and handling of matter in air". Actas de la Academia Nacional de Ciencias. 110 (31): 12549–12554. código:2013PNAS..11012549F. doi:10.1073/pnas.1301860110. ISSN 0027-8424. PMC 3732964. PMID 23858454.
  8. ^ a b c Marzo, Asier; Agua potable, Bruce W. (2019-01-02). "Tweezers acústicos holográficos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias. 116 (1): 84–89. Código:2019PNAS..116...84M. doi:10.1073/pnas.1813047115. ISSN 0027-8424. PMC 6320506. PMID 30559177.
  9. ^ a b c d Marzo, Asier; Seah, Sue Ann; Agua potable, Bruce W.; Sahoo, Deepak Ranjan; Long, Benjamin; Subramanian, Sriram (2015-10-27). "Elementos acústicos holográficos para la manipulación de objetos levitados". Nature Communications. 6 (1): 8661. Bibcode:2015NatCo...6.8661M. doi:10.1038/ncomms9661. ISSN 2041-1723. PMC 4627579. PMID 26505138.
  10. ^ a b Andrade, Marco A. B.; Camargo, Thales S. A.; Marzo, Asier (2018-12-01). "Inyección automática sin contacto, transporte, fusión y eyección de gotitas con un levitador acústico punto multifocal". Examen de los instrumentos científicos. 89 (12): 125105. Código:2018RScI...89l5105A. doi:10.1063/1.5063715. Hdl:2454/337. ISSN 0034-6748. PMID 30599572. S2CID 58578863.
  11. ^ a b "Levitador acuático: 25 pasos (con imágenes)". 2018-01-01-01. Archivado desde el original en 2018-01-01. Retrieved 2020-04-22.
  12. ^ a b c d Marzo, Asier; Barnes, Adrian; Agua potable, Bruce W. (2017-08-01). "TinyLev: Un levitador acústico de eje único multiemisor". Examen de los instrumentos científicos. 88 (8): 085105. Bibcode:2017RScI...88h5105M. doi:10.1063/1.4989995. hdl:1983/0a2d97bb-f39c-482c-943b-6745a0ebc453. ISSN 0034-6748. PMID 28863691.
  13. ^ Bücks, Karl; Müller, Hans (enero de 1933). "Über einige Beobachtungen an schwingenden Piezoquarzen und ihrem Schallfeld". Zeitschrift für Physik. 84 (1–2): 75–86. Bibcode:1933ZPhy...84...75B. doi:10.1007/bf01330275. ISSN 1434-6001. S2CID 120868972.
  14. ^ a b Clair, Hillary W. St. (noviembre de 1949). "Agglomeration of Smoke, Fog, or Dust Particles by Sonic Waves". Ingeniería industrial Química. 41 (11): 2434–2438. doi:10.1021/ie50479a022. ISSN 0019-7866.
  15. ^ "Archives West: Hillary W. St. Clair papers, 1896-1997". archivoswest.orbiscascade.org. Retrieved 2020-04-06.
  16. ^ St. Clair, Hillary W. (mayo de 1941). "Un generador de sonido electromagnético para producir sonido de alta frecuencia intensa". Examen de los instrumentos científicos. 12 (5): 250–256. Bibcode:1941RScI...12..250S. doi:10.1063/1.1769874. ISSN 0034-6748.
  17. ^ Wang, T. G.; Trinh, E. H.; Croonquist, A. P.; Elleman, D. D. (1986-02-03). "Formas de gotas libres rotativas: resultados experimentales de Spacelab". Cartas de revisión física. 56 (5): 452–455. Bibcode:1986PhRvL..56..452W. doi:10.1103/PhysRevLett.56.452. ISSN 0031-9007. PMID 10033196.
  18. ^ Wang, T. G.; Anilkumar, A. V.; Lee, C. P.; Lin, K. C. (1994-10-10). "Bifurcación de gotas de líquido giratorio: resultados de experimentos USML-1 en el espacio". Journal of Fluid Mechanics. 276: 389–403. Código:1994JFM...276..389W. doi:10.1017/S0022112094002612. hdl:2060/19950007805. ISSN 0022-1120. S2CID 123017388.
  19. ^ "Wang". www.astronautix.com. Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2016. Retrieved 2020-04-22.
  20. ^ a b Whymark, R. R. (1975-11-01). "Posición de campo acoustico para el procesamiento sin contenedores". Ultrasonics. 13 (6): 251–261. doi:10.1016/0041-624X(75)90072-4. ISSN 0041-624X.
  21. ^ a b Morris, Robert H.; Dye, Elizabeth R.; Docker, Peter; Newton, Michael I. (2019-10-02). "Más allá del cuerno Langevin: Conjuntos de transductores para la levitación acústica de gotas de líquido" (PDF). Física de los fluidos. 31 (10): 101301. Bibcode:2019PhFl...31j1301M. doi:10.1063/1.5117335. ISSN 1070-6631. S2CID 209990197.
  22. ^ Trinh, E. H. (1985-11-01). "Dispositivo de levitación acústica para estudios en dinámica de fluidos y ciencias materiales en el laboratorio y microgravedad". Examen de los instrumentos científicos. 56 (11): 2059–2065. Bibcode:1985RScI...56.2059T. doi:10.1063/1.1138419. ISSN 0034-6748.
  23. ^ Yarin, A. L.; Pfaffenlehner, M.; Tropea, C. (Febrero de 1998). "Sobre la levitación acústica de gotitas". Journal of Fluid Mechanics. 356 (1): 65–91. Código:1998JFM...356...65Y. doi:10.1017/S0022112097007829. ISSN 1469-7645. S2CID 123666920.
  24. ^ a b Xie, W. J.; Cao, C. D.; Lü, Y. J.; Hong, Z. Y.; Wei, B. (2006-11-20). "Método acoustico para la levitación de pequeños animales vivos". Cartas Físicas Aplicadas. 89 (21): 214102. código:2006ApPhL..89u4102X. doi:10.1063/1.2396893. ISSN 0003-6951.
  25. ^ Puranen T., Helander P., Meriläinen A., Maconi G., Penttilä A., Gritsevich M., Kassamakov I., Salmi A., Muinonen K., Hæggström E. Multifrecuencia levitación acústica. 2019 Simposio Internacional de Ultrasónicos IEEE (IUS), DOI: 10.1109/ULTSYM.2019.8926200 https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8926200
  26. ^ "Levitador Acoustico". www.instructables.com. Retrieved 2020-04-06.
  27. ^ Cowern, Dianna (2020-04-23). "¡Construí un LEVITATOR acústico! Haciendo flotar líquido en el aire". Youtube. Retrieved 23 de abril 2020.
  28. ^ a b c "Soundbender" (PDF). UIST '18: Proceedings of the 31st Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology. Octubre de 2018. pp. 247–259. doi:10.1145/3242587.3242590.
  29. ^ a b c Melde, Kai; Mark, Andrew G.; Qiu, Tian; Fischer, Peer (septiembre 2016). "Hologramas para la acústica". Naturaleza. 537 (7621): 518–522. Código:2016Natur.537..518M. doi:10.1038/nature19755. ISSN 1476-4687. S2CID 4403584.
  30. ^ Tian, Zhenhua; Shen, Chen; Li, Junfei; Reit, Eric; Gu, Yuyang; Fu, Hai; Cummer, Steven A.; Huang, Tony Jun (marzo 2019). "Metasuperficies acústicas programables". Materiales funcionales avanzados. 29 (13): 1808489. doi:10.1002/adfm.201808489. ISSN 1616-301X. 6527353. PMID 31123431.
  31. ^ a b c Marzo, A.; Ghobrial, A.; Cox, L.; Caleap, M.; Croxford, A.; Drinkwater, B. W. (2017-01-02). "Realización de haces de tractor compactos utilizando líneas de demora acústicas". Cartas Físicas Aplicadas. 110 (1): 014102. Bibcode:2017ApPhL.110a4102M. doi:10.1063/1.4972407. hdl:1983/d0bdf9dd-cd7d-4302-9742-87bb0d82006. ISSN 0003-6951.
  32. ^ a b Polychronopoulos, Spyros; Memoli, Gianluca (diciembre 2020). "Levitación acústica con metamateriales reflectantes optimizados". Scientific Reports. 10 (1): 4254. Código:2020 NatSR.10.4254P. doi:10.1038/s41598-020-60978-4. ISSN 2045-2322. 7060201. PMID 32144310.
  33. ^ Norasikin, Mohd Adili; Martinez Plasencia, Diego; Polychronopoulos, Spyros; Memoli, Gianluca; Tokuda, Yutaka; Subramanian, Sriram (2018). "SoundBender". Proceedings of the 31st Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (PDF). Uist '18. Berlin, Germany: ACM Press. pp. 247–259. doi:10.1145/3242587.3242590. ISBN 978-1-4503-5948-1. S2CID 52982064.
  34. ^ "Sonic tractor rayo inventado (w/ Video)". phys.org. Retrieved 2020-04-22.
  35. ^ a b "Acoustic Tractor Beam". www.instructables.com. Retrieved 2020-04-22.
  36. ^ a b Andrade, Marco A. B.; Marzo, Asier (2019-11-01). "Investigación numérica y experimental de la estabilidad de una caída en un levitador acústico de un solo eje". Física de los fluidos. 31 (11): 117101. Bibcode:2019PhFl...31k7101A. doi:10.1063/1.5121728. Hdl:2454/37009. ISSN 1070-6631. S2CID 209926238.
  37. ^ Andrade, Marco A. B.; Polychronopoulos, Spyros; Memoli, Gianluca; Marzo, Asier (2019-03-01). "Experimental investigation of the particle oscillation inestabilidad in a single-axis acústica levitator". AIP Advances. 9 (3): 035020. Código:2019AIPA....9c5020A. doi:10.1063/1.5078948. hdl:2454/35368.
  38. ^ Rayleigh, Señor (Marzo 1902). "XXXIV. Sobre la presión de las vibraciones". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 3 (15): 338–346. doi:10.1080/14786440209462769. ISSN 1941-5982.
  39. ^ Rayleigh, Señor (septiembre 1905). "XLII. Sobre el impulso y la presión de las vibraciones gaseosas, y sobre la conexión con el teorema virial". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 10 (57): 364–374 doi:10.1080/14786440509463381. ISSN 1941-5982.
  40. ^ King, Louis V. (1934-11-15). "Sobre la presión de radiación acústica en las esferas". Actos de la Royal Society de Londres. Serie A, Ciencias Matemáticas y Físicas. 147 (861): 212–240. Bibcode:1934RSPSA.147..212K. doi:10.1098/rspa.1934.0215. ISSN 0080-4630.
  41. ^ Rajabi, Majid; Behzad, Mehdi (2014-03-01). "Point Source Stimulated Acoustic Radiation of Cylindrical Shells: Resonance and Background Fields". Acta Acustica Unidos con Acustica. 100 (2): 215–225. doi:10.3813/aaa.918701. ISSN 1610-1928.
  42. ^ "Física Soviética—Doklady". Física Hoy. 14 (5): 47. Mayo 1961. doi:10.1063/1.3057553. ISSN 0031-9228.
  43. ^ Bruus, Henrik (2012). "Acoustofluidics 7: La fuerza de radiación acústica sobre partículas pequeñas". Laboratorio en un chip. 12 (6): 1014–21. doi:10.1039/c2lc21068a. ISSN 1473-0197. PMID 22349937.
  44. ^ Maconi G., Helander P., Gritsevich M., Salmi A., Penttilä A., Kassamakov I., Hæggström E., Muinonen K. 4π Scatterometer: Una nueva técnica para entender las propiedades de dispersión general y completa de los medios de partículas. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 2020, V. 246, 106910, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2020.106910
  45. ^ Andrade, Marco A. B.; Adamowski, Julio C. (septiembre 2016). "Fuerza de radiación acústica en una esfera en un dispositivo de levitación acústica". 2016 Simposio Internacional de Ultrasónicos de IEEE (IUS). pp. 1–4. doi:10.1109/ULTSYM.2016.7728864. ISBN 978-1-4673-9897-8. S2CID 41284471.
  46. ^ a b c Andrade, Marco A. B.; Ramos, Tiago S.; Adamowski, Julio C.; Marzo, Asier (2020-02-03). "Elija y lugar sin contacto de objetos milimétricos usando levitación acústica invertida cerca del campo". Cartas Físicas Aplicadas. 116 (5): 054104. Código:2020ApPhL.116e4104A. doi:10.1063/1.5138598. Hdl:2454/36988. ISSN 0003-6951. S2CID 212756370.
  47. ^ Helander P., Puranen T., Meriläinen A., Maconi G., Penttilä A., Gritsevich M., Kassamakov I., Salmi A., Muinonen K., Hæggström E. Microscopía omnidireccional por control de muestras ultrasónicas. Cartas Físicas Aplicadas 2020, V. 116, 194101, https://doi.org/10.1063/5.0002602
  48. ^ a b c Inoue, Seki; Mogami, Shinichi; Ichiyama, Tomohiro; Noda, Akihito; Makino, Yasutoshi; Shinoda, Hiroyuki (2019-01-01). "Holograma de límites acústicos para la levitación del cuerpo rígido macroscópico". The Journal of the Acoustical Society of America. 145 (1): 328–337. arXiv:1708.05988. Bibcode:2019ASAJ..145..328I. doi:10.1121/1.5087130. ISSN 0001-4966. PMID 30710964.
  49. ^ Helander, Petteri; Haggstrom, Edward; Puranen, Tuomas; Merilainen, Antti; Maconi, Goran; Penttila, Antti; Gritsevich, Maria; Kassamakov, Ivan; Salmi, Ari; Muinonen, Karri (octubre 2019). "Simulación de orientación acústica trampa para la levitación estable". Simposio Internacional de Ultrasónicos IEEE 2019 (IUS). Glasgow, Reino Unido: IEEE. pp. 650–653. doi:10.1109/ULTSYM.2019.8925843. Hdl:10138/322114. ISBN 978-1-7281-4596-9. S2CID 209322164.
  50. ^ Stein, M., Keller, S., Luo, Y., Ilic, O. (2022). "Formar fuerzas de radiación sin contacto a través de la dispersión anomal acústica". Nature Communications. 13 (1): 6533. arXiv:2204.04137. Bibcode:2022NatCo..13.6533S. doi:10.1038/s41467-022-34207-7. ISSN 2041-1723. PMC 9626492. PMID 36319654.
  51. ^ Habibi, Ruhollah; Devendran, Citsabehsan; Neild, Adrian (2017). "Trapping and patterning of large particles and cells in a 1D ultrasonic standing wave". Laboratorio en un chip. 17 (19): 3279–3290. doi:10.1039/C7LC00640C. ISSN 1473-0197. PMID 28840206.
  52. ^ a b Cox, L.; Croxford, A.; Drinkwater, B. W.; Marzo, A. (2018-07-30). "Bloqueo acústico: Trampa de posición y orientación de partículas no esféricas de longitud de onda en medio del aire utilizando un levitador acústico de un solo eje". Cartas Físicas Aplicadas. 113 (5): 054101. Código:2018ApPhL.113e4101C. doi:10.1063/1.5042518. Hdl:1983/a18b40a6-d392-4e69-847c-26bfea65f352. ISSN 0003-6951. S2CID 126387250.
  53. ^ a b Marzo, Asier; Caleap, Mihai; Agua potable, Bruce W. (2018-01-22). "Vortices Virtuales Acousticos con Momento Angular Tunable Orbital para el Trapping de partículas Mie". Cartas de revisión física. 120 (4): 044301. Código:2018 PhRvL.120d4301M. doi:10.1103/PhysRevLett.120.044301. hdl:1983/681ab143-7d53-4642-a859-8f0364394174. ISSN 0031-9007. PMID 29437423.
  54. ^ Andrade, Marco A. B.; Bernassau, Anne L.; Adamowski, Julio C. (2016-07-25). "Levitación acústica de una gran esfera sólida". Cartas Físicas Aplicadas. 109 (4): 044101. Código:2016ApPhL.109d4101A. doi:10.1063/1.4959862. ISSN 0003-6951.
  55. ^ BBC Earth (2019-12-10). "El borde de la ciencia". YouTube. Archivado desde el original el 2021-12-19. Retrieved 2020-04-23.
  56. ^ Ueha, Sadayuki; Hashimoto, Yoshiki; Koike, Yoshikazu (2000-03-01). "Transporte sin contacto con levitación acústica cerca del campo". Ultrasonics. 38 (1): 26–32. doi:10.1016/S0041-624X(99)00052-9. ISSN 0041-624X.
  57. ^ Wijaya, Harri; Latifi, Kourosh; Zhou, Quan (abril 2019). "Manipulación dos dimensiones en Mid-Air Usando un Levitador Acústico Único Transductor". Micromachines. 10 (4): 257. doi:10.3390/mi10040257. PMC 6523525. PMID 31003415.
  58. ^ Doerr, Frederik; Burns, Lee; Lee, Becky; Hinds, Jeremy; Davis-Harrison, Rebecca; Frank, Scott; Florence, Alastair (2020). "Aislamiento de Pedro a través de secado de rayos: formación de partículas, diseño de procesos e implementación para la producción de glucocagón seco de rayos". Pharmaceutical Research. 37 (12): 255. doi:10.1007/s11095-020-02942-5. PMC 7736029. PMID 33319329.
  59. ^ Doerr, Frederik; Oswald, Iain; Florencia, Alastair (2018). "Investigación cuantitativa de la formación de partículas de una formulación farmacéutica modelo utilizando experimentos de evaporación de gotitas individuales y tomografía de rayos X". Tecnología avanzada de polvo. 29 (12): 2996–3006. doi:10.1016/j.apt.2018.09.027. S2CID 139988412.
  60. ^ Sloth, Jakob; Kiil, Søren; Jensen, Anker; Andersen, Sune; Jørgensen, Kåre; Schiffter, Heiko; Lee, Geoffrey (2006). "Análisis basado en modelos de secado de una sola gota de solución en un levitador ultrasónico". Chemical Engineering Science. 61 (8): 2701–2709. código:2006ChEnS..61.2701S. doi:10.1016/j.ces.2005.11.051.
  61. ^ Watanabe, Ayumu; Hasegawa, Koji; Abe, Yutaka (diciembre de 2018). "Manipulación sin contacto en el aire: Coalecencia de gotitas y mezcla activa por levitación acústica". Scientific Reports. 8 (1): 10221. Código:2018 NatSR...810221W. doi:10.1038/s41598-018-28451-5. ISSN 2045-2322. 6033947. PMID 29977060.
  62. ^ Tsujino, Soichiro; Tomizaki, Takashi (2016-05-06). "Levitación acústica Ultrasónica para velocidad de marco rápido proteína de rayos X cristalografía a temperatura ambiente". Scientific Reports. 6 (1): 25558. código:2016NatSR...625558T. doi:10.1038/srep25558. ISSN 2045-2322. 4858681. PMID 27150272.
  63. ^ P, Aller; D, Axford; P.t, Docker; E.r, Dye; R.h, Morris; M.i, Newton; A.m, Orville (2018-05-13). "Los desarrollos de un ambiente de levitación acústica de helio por tiempo resolvieron experimentos XFEL". TechConnect Briefs. 1 (2018): 36–39.
  64. ^ Youssefi, Omid; Diller, Eric (abril 2019). "Micromanipulación robótica sin contacto en el aire usando un sistema Magneto-Acoustic". Cartas de Robótica y Automatización de IEEE. 4 (2): 1580–1586. doi:10.1109/LRA.2019.2896444. ISSN 2377-3766. S2CID 67872033.
  65. ^ [1], "Free-Form Spatial 3-D Printing using Part Levitation", publicado 2014-07-29
  66. ^ Fushimi, Tatsuki; Marzo, Asier; Agua potable, Bruce W.; Hill, Thomas L. (2019-08-05). "Acoustophoretic volumetric displays using a fast-moving levitated partícula" (PDF). Cartas Físicas Aplicadas. 115 (6): 064101. Código:2019ApPhL.115f4101F. doi:10.1063/1.5113467. Hdl:2454/36412. ISSN 0003-6951. S2CID 201271065.
  67. ^ Hirayama, Ryuji; Martinez Plasencia, Diego; Masuda, Nobuyuki; Subramanian, Sriram (noviembre 2019). "Una pantalla volumétrica para presentaciones visuales, táctiles y de audio usando capturas acústicas". Naturaleza. 575 (7782): 320–323. Código:2019Natur.575..320H. doi:10.1038/s41586-019-1739-5. ISSN 1476-4687. PMID 31723288. S2CID 207986492.
  68. ^ Fushimi, Tatsuki; Marzo, Asier; Agua potable, Bruce W.; Hill, Thomas L. (2019-08-05). "Acoustophoretic volumetric displays using a fast-moving levitated partícula" (PDF). Cartas Físicas Aplicadas. 115 (6): 064101. Código:2019ApPhL.115f4101F. doi:10.1063/1.5113467. Hdl:2454/36412. ISSN 0003-6951. S2CID 201271065.
  • Ciencia en vivo – Científicos Levitate Animales pequeños
  • ¡Construí un levitador acústico! Hacer flotar líquido en el aire – Física Vídeo de la chica sobre levitación acústica
Más resultados...
Te puede interesar
Tamaño del texto:
undoredo
format_boldformat_italicformat_underlinedstrikethrough_ssuperscriptsubscriptlink
save
cancelcheck_circle