Schallwellen können die effektive Porengröße mechanischer Filter bis zu einem Faktor von Hundert verkleinern. Solche Filter ermöglichen zugleich einen raschen Flüssigkeitsdurchfluss und eine Filtration kleiner Teilchen im Nanometerbereich. Donald Feke der Case Western Reserve Universität in den Vereinigten Staaten stellte diesen raffinierten Trick auf der Konferenz für Rheologie in Maryland vor.
Der kleinste Durchmesser von Teilchen, die von einem Filter aus einer Flüssigkeit herausgefiltert werden können, ist gewöhnlich von dessen Porengröße bestimmt – ein einleuchtendes Prinzip. Werden nun allerdings Schallwellen durch den Filter geschickt, so führt dies zur Ausbildung von stehenden Schallwellen in den Poren ähnlich den stehenden Schallwellen in einer Orgelpfeife.
Dadurch werden selbst Teilchen, die nur ein Hundertstel des Porendurchmessers aufweisen, an den Wänden der Poren festgehalten und damit aus der Flüssigkeit herausgefiltert. Der neuartige Filter weist damit zwei entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Filtern auf. Zum einen ermöglicht er eine große Porengröße selbst für die Filtration kleiner Teilchen und somit einen effektiven Flüssigkeitsfluss. Zum anderen können die ausgefilterten Teilchen, die einen kleineren Durchmesser als die Poren aufweisen, nach der Filtration durch Abstellen des Schallfeldes aus dem Filter entfernt werden – sie fallen nach dem Zusammenbruch der stehenden Wellen heraus.
Diese Eigenschaften könnten einen breiten Einsatz des neuen Filters sowohl in Laboren als auch in der Nanotechnologie erlauben. Der Filter könnte so etwa zur akustischen Manipulation und zur Sortierung von mikroskopisch kleinen Teilchen eingesetzt werden.
Stefan Maier
