Schall transportiert nicht nur Geräusche oder hilft bei medizinischen Diagnosen – er kann auch Dinge schweben lassen. Die akustische Levitation nutzt den Schalldruck und spezielle Wellenmuster, um kleine Objekte in der Luft zu halten und berührungsfrei zu manipulieren. Dies ermöglicht es beispielsweise, sensible Proben schwebend zu analysieren, chemische Substanzen quasi schwerelos zu synthetisieren oder auch Mikrobauteile wie mit einem unsichtbaren Kran zu bewegen und zusammenzufügen.
Ein Ultraschallreiniger lieferte die Idee
Jetzt haben Forschende diese Technik genutzt, um berührungsfreie Transportleitungen zu konstruieren. Sie können Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase gezielt und kontinuierlich von A nach B leiten. „Bisherige Verfahren – darunter akustische Hologramme oder phasengesteuerte Wandler-Arrays – können nur einzelne Partikel oder kleine Cluster nacheinander transportieren. Sie eignen sich zudem nicht für Gase oder Aerosole“, erklären Dmitrii Nikolaev von der Universität Helsinki und seine Kollegen.
Die Idee zu ihrer „Schweberöhre“ kam den Forschenden bei der Entwicklung eines Ultraschall-Reinigers für Rohrleitungen. „Beim Mittagessen mit einem Kollegen sprachen wir darüber, dass es doch praktisch wäre, wenn eine Rohrleitung erst gar keine Wände hätte, an die sich Schmutz anlagern kann“, erzählt Seniorautor Ari Salmi von der Universität Helsinki. Daraufhin begann das Team, an einer auf akustischer Levitation beruhenden Rohrleitung zu arbeiten. Mit Erfolg: Ein erster Prototyp ist jetzt funktionsfähig.
Funktionsprinzip der Ultraschall-Röhre: Durch die von den Lautsprechern erzeugten akustischen Besselfelder (EBAF) entstehen konzentrische Schalldruckzonen, die im Zentrum des Rings einen Kanal bilden. Dieser dient als Transportkanal für die Substanzen. — © Nikolaev et al./ PNAS, CC-by 4.0
