Verschmelzende Tropfen und schwebender Kaffee
Das Neue an dem Gerät der Schweizer ist nun, dass sie diese Knoten – und damit die darin schwebenden Partikel – gezielt bewegen und manipulieren können. In einem Versuch injizierten sie beispielsweise zwei rund einen Millimeter kleine Wassertropfen an entgegengesetzten Enden des Schallfelds. Durch kleinste Veränderungen der Schallintensität einzelner Lautsprecher verschoben sie die Knoten im Feld so, dass beide Tropfen aufeinander zu wanderten und dann schließlich verschmolzen. “Wir kennen keine andere Methode oder Technologie, die den Transport und die Manipulation mehrerer Tropfen in der Luft ermöglicht”, konstatieren die Forscher.
Das Ganze funktioniert aber auch mit Mischungen aus festen und flüssigen Objekten, wie sie erklären: Bringt man ein Körnchen Instantkaffee und einen Wassertropfen in diesem Feld zusammen, löst sich der Kaffee im Wasser – und der vermutlich erste schwebende Kaffeebereiter ist perfekt. Nach Ansicht der Forscher liegt genau darin der Vorteil gegenüber anderen Levitationsmethoden, beispielsweise durch Magnetfelder oder elektrische Ladungen: Die akustische Variante funktioniert unabhängig vom Material. Es ist egal, ob die Objekte flüssig oder fest sind, ob sie Strom leiten oder nicht und ob sie magnetisch sind oder nicht.
Dass sich die Methode auch für die biomedizinische Forschung einsetzen lässt, demonstrierten die Wissenschaftler in einem weiteren Experiment. Dabei gaben sie einen Tropfen einer DNA-Lösung und einen Tropfen mit lebenden Krebszellen in das Ultraschallfeld und brachten beide zum Verschmelzen. Anschließende Beobachtungen zeigten, dass dadurch ein Teil der freien DNA-Moleküle in die Zellen eingeschleust worden war – ein Prozess, der für gezielte Genmanipulationen fundamental wichtig ist. In einem weiteren Versuch brachten sie ein Fluoreszenzprotein zum Leuchten, indem sie dieses mit einer speziellen Lauge verschmelzen ließen. Das belege, dass auch hochsensible biologische Materialien mit diesem Verfahren berührungslos und unter kontrollierten Bedingungen manipuliert werden können ohne sie zu beschädigen oder zu zerstören. “Dieses Konzept ebnet den Weg zu ganz neuen Prozessklassen, von substratfreien biologischen und chemischen Reaktionen bis zu neuen behälterlosen Mischungsmethoden”, so Foresti und seine Kollegen.
