Thông thường, khi nhắc đến chuyện làm một vật thể lơ lửng trong không gian, ta thường nghĩ ngay đến các phương pháp từ tính hoặc điện trường (tất nhiên là trừ trường hợp bạn biết dùng… phép thuật). Tuy nhiên, bạn có biết rằng chính sóng âm cũng có thể giúp các vật thể hay những giọt chất lỏng vượt qua tác dụng của trọng lực để lơ lửng giữa không trung không ?!. Mới đây, các nhà nghiên cứu từ Học Viện Công Nghệ Zurich của Liên Bang Thụy Sĩ ( Swiss Federal Institute of Technology Zurich – gọi tắt ETH) đã lần đầu tiên trên thể giới ứng dụng phương pháp này để điều khiển chuyển động của các vật thể lơ lửng. Ngoài việc nhìn rất “có dáng” (clip bên dưới), thì công nghệ này có thể sẽ tác động đến rất nhiều nghiên cứu về tương tác hóa học, quá trình sinh học hay phát triển và sản xuất dược phẩm và sản phẩm điện tử.
Từ cách đây 100 năm, các nhà nghiên cứu trên thế giới phát hiện và tìm cách ứng dụng lực đẩy của sóng âm để giữ vật thể lơ lửng trong không trung. Tuy nhiên, ứng dụng sóng âm để điều khiển cử động của vật thể lơ lửng lại là một vấn đề khó hơn rất nhiều và khá là không tưởng (vào thời điểm đó).
Phòng nghiên cứu Nhiệt Động Lực Học (Thermodynamics) của ETH, lần đầu tiên trên thế giới đã làm được điều đó. Khác với thiết bị làm lơ lửng bằng âm thanh (acoustic leviator), một thiết bị có khả năng thổi những giọt chất lỏng lơ lửng bằng hai bộ loa nhỏ, được phát triển bởi phòng thí nghiệm quốc gia Argonne thuộc bộ Năng Lượng Mỹ. Công nghệ mới được phát triển bởi post-doc Daniele Foresti, không chỉ làm “bay” mà còn cho phép điều khiển các giọt dung dịch hoặc vật thể ngay trong không trung. Nói một cách cụ thể hơn, thiết bị có thể điều khiển các giọt dung dịch để hòa trộn chúng vào nhau hoặc di chuyển vị trí/xoay chuyển vật thể. Những giọt dung dịch có thể có từ tính hoặc không có từ tính- đều có thể được hòa trộn mà không lo có bất kỳ sự can thiệp nào từ môi trường hay bề mặt xung quanh. Điều này cho phép các nhà khoa học tiến hành thí nghiệm với một số hợp chất hóa học dễ bị phân rã khi tiếp xúc với bề mặt vật chất.
Sự thành công của Foresti (trong khi những người khác thất bại) nằm ở điểm, ông đã đặt các module phát-phản xạ nằm song song với nhau. Với việc thay đổi sóng âm từ module này sang module khác, các hạt hoặc giọt dung dịch có thể được di chuyển một cách dễ dàng. Để cho dễ hiểu, bạn có thể tưởng tượng như việc lướt hạt này trên làn sóng âm thanh như chúng ta lướt sóng biển vậy (thực ra cũng ko dễ hiểu lắm).
Hệ thống của Foresti sử dụng sóng siêu âm ở tần số 24kHz, cao hơn ngưỡng nghe của người (20kHz) nhưng vẫn nằm trong khoảng nghe của động vật (cụ thể là loài chó). Ở bước sóng tương ứng với tần số này, hệ thống có thể nâng được vật thể có kích thước đường kính giới hạn khoảng 4-5mm, tuy nhiên độ dài của vật thể thì không giới hạn (trên lý thuyết). Ngoài ra, với sóng âm “lớn hơn”, thì hệ thống có thể nâng được cả những vật liệu đặc hơn như thủy tinh, ceramic, nhôm và sắt.
(Nguồn: PNAS)
Đến nay, nhóm nghiên cứu đã làm lơ lửng được những vật thể như giọt nước, hydrocarbon, dung môi và thậm chí cả..tăm xỉa răng. Trong một số thí nghiệm, họ đã làm lơ lửng một hạt coffee uống liền rất nhỏ và một giọt nước trước khi hòa trộn chúng vào nhau trong không trung. Hoặc treo hai giọt dung dịch với độ pH khác nhau rồi hòa trộn để tạo ra một giọt dung dịch chứa sắc tố huỳnh quang chỉ phát sáng ở môi trường pH trung tính.
Công nghệ này xem chừng sẽ có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là thí nghiệm hóa học và sinh học. Bởi những thí nghiệp này thường đòi hỏi các hạt hoặc giọt dung dịch cần được xử lý sơ bộ để tránh các biến đổi hóa học diễn ra khi tương tác với bề mặt vật chất.
Bạn có thể xem thí nghiệm của nhóm trong video dưới đây:
Người dịch: Trungmaster, theo Gizmag
Link từ ETH: https://www.ethlife.ethz.ch/archive_articles/130716_schallwellenreiten_aj/index_EN
Link luận văn liên quan:
Tài liệu bổ sung:
http://www.pnas.org/content/suppl/2013/07/10/1301860110.DCSupplemental/pnas.201301860SI.pdf
