Treo lơ lửng và di chuyển vật thể, giọt chất lỏng bằng sóng âm
Ngoại trừ các tiết mục ảo thuật đánh lừa con mắt thì việc khiến một vật thể lơ lửng trong không khí thông thường phải nhờ đến lực từ hoặc từ trường. Tuy nhiên, sóng âm cũng có thể vô hiệu hóa tác động của lực hấp dẫn để giúp vật thể hay giọt nước lơ lửng. Và lần đâu tiên, các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ liên bang Zurich (ETH) đã kiểm soát được chuyển động của các vật thể bay bằng sóng âm như vậy. Bên cạnh hiệu ứng lạ mắt, họ cho biết công nghệ có thể được khai thác để mở rộng nghiên cứu về nhiều phản ứng hóa học, quá trình sinh học cũng như tạo điều kiện phát triển và sản xuất dược phẩm và thiết bị điện tử.
Công nghệ trên được phát triển bởi nhà nghiên cứu Daniele Foresti đến từ phòng thí nghiệm nhiệt động lực học tại ETH. Trước đây, phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Cục năng lượng Hoa Kỳ cũng đã phát triển một thiết bị có thể làm lơ lửng những giọt chất lỏng. Thế nhưng, công nghệ của ETH tiên hơn đó là nó cho phép kiểm soát chuyển động của các vật thể và giọt nước đang bay, do đó, nhiều giọt chất lỏng có thể được trộn vào nhau hoặc vật thể có thể được chuyển dịch ngay trên không.
Các giọt chất lỏng có từ tính lẫn không có từ tính có thể được trộn vào nhau mà không bị dính tạp chất hay giao thoa với bề mặt chứa đựng. Vì vây, công nghệ cho phép thực hiện thí nghiệm với các vật chất dễ tan rã khi tiếp xúc với bề mặt.
Khả năng làm lơ lửng vật thể và chất lỏng của sóng âm đã được phát hiện cách đây hơn 100 năm nhưng việc kiểm soát chuyển động của vật thể đang ở tình trạng huyền phù là một kỹ thuật rất khó. Foresti đã thành công nhờ khéo léo chuyển đổi các mô-đun phát/phản xạ âm thanh đặt song song nhau. Bằng cách thay đổi sóng âm từ mô-đun này sang mô-đun kia, Foresti đã di chuyển các hạt hay giọt chất lỏng từ một mô-đun sang mô-đun kế tiếp. Qua đó, vật thể giống như đang lướt trên một con sóng bằng âm thanh.
Foresti cho biết hệ thống của anh sử dụng sóng siêu âm ở tần số 24 kHz, trên giới hạn 20 kHz mà tai người có thể nghe được nhưng vẫn trong tầm thính giác của chó. Anh nói rằng bước sóng này giới hạn kích thước của vật thể. Để vật thể có thể bay lơ lửng thì nó phải có đường kính từ 4 đến 5 mm nhưng chiều dài của nó về lý thuyết không bị hạn chế. Thêm vào đó, các sóng âm to hơn có thể nâng các vật liệu đặc như kính, gốm, nhôm và thép.
Cho đến hiện tại, Foresti và nhóm nghiên cứu đã làm lơ lửng thành công các giọt nước, hydrocarbon, nhiều loại dung môi và cả tăm xỉa răng. Trong một bài thử, họ đã treo lơ lửng một giọt café nhỏ và một giọt nước sau đó kết hợp cả 2 vào 1 ngay trong không khí. Trong một thí nghiệm khác, 2 giọt chất lỏng với giá trị pH khác nhau được hòa vào nhau để tạo ra một giọt chất lỏng chứa thuốc nhuộm huỳnh quang và phát sáng ở giá trị pH trung tính. Bạn có thể xem trong video dưới đây.
Foresti cho biết công nghệ sẽ mang nhiều tiềm năng ứng dụng bao gồm các thử nghiệm hóa học và sinh học đòi hỏi các hạt hay giọt dung dịch phải được xử lý trước và phân tích mà không bị thay đổi đặc tính do tiếp xúc với bề mặt chứa đựng. Ngoài ra, kỹ thuật trên cũng có thể áp dụng với các vật thể, qua đó củng cố tiềm năng cho các ứng dụng công nghiệp.
