La lévitation acoustique, c’est-à-dire l’utilisation de la pression générée par des ondes sonores pour faire léviter certains objets, existe depuis de nombreuses années maintenant. La manipulation et le déplacement d’une particule grâce à cette technique sont des développements récents. Mais une équipe d’ingénieurs anglo-espagnols est allée encore plus loin en réalisant ce processus pour plusieurs particules simultanément.

C’est l’oeuvre des ingénieurs Asier Marzo de l’Université publique de Navarre à Pampelune et de Bruce Drinkwater, de l’Université de Bristol au Royaume-Uni. Les deux chercheurs ont créé un dispositif de lévitation acoustique capable de déplacer non pas une, mais plusieurs particules, dans des directions différentes.

Ce nouveau dispositif, que l’équipe appelle des « pincettes acoustiques holographiques » pourrait être extrêmement utile pour des industries telles que les produits pharmaceutiques, où la lévitation acoustique est utilisée pour le traitement sans conteneur. Le principe est basé sur des pinces optiques holographiques (HOT), qui utilisent des lasers dédoublés et focalisés, plutôt que des ondes sonores, pour créer des configurations en l’air de particules piégées en trois dimensions (c’est la partie holographique).

Cependant, les lasers ne conviennent pas à tous les matériaux ni à toutes les applications, car ils nécessitent un support transparent pour la pénétration des photons et ne sont capables que de manipuler des particules de la taille d’un micromètre. Les pinces acoustiques holographiques (HAT) pourraient combler ces lacunes, telles que les applications biomédicales in vivo, ou avec des particules de taille beaucoup plus grande.

Dans cette vidéo, les chercheurs présentent les résultats obtenus sur la lévitation acoustique simultanée de plusieurs particules :

La HAT se compose de deux réseaux de 256 haut-parleurs, chacun d’environ 1 centimètre de diamètre, se faisant face l’un l’autre, sur un intervalle d’environ 23 centimètres. Ils fonctionnent à une fréquence de 40 kilohertz, bien au-dessus de la plage de l’audition humaine, qui se situe entre 64 hertz et 23 kilohertz.

Sur le même sujet : Comment le phénomène de lévitation quantique se matérialise-t-il ?

À fort volume, cela produit une forte pression acoustique pouvant faire léviter jusqu’à 25 particules individuelles, dans un réseau complexe d’ondes sonores capables de déplacer et de piéger les particules, en fonction de la force des ondes des haut-parleurs.

L’équipe a démontré sa technologie à la fois en deux et trois dimensions, et les pinces en trois dimensions sont tout simplement stupéfiantes. Les résultats ont été publiés dans la revue Proceedings of National Academy of Sciences.

Cette vidéo montre la manipulation simultanée d’un ensemble de 25 particules :

À l’aide de billes de styromousse ayant un diamètre compris entre 1 et 3 millimètres, les chercheurs effectuent une série de manœuvres en l’air telles que la formation d’un icosaèdre 3D, l’assemblage de deux cordes, tenues à chaque extrémité par des billes de styromousse, et même le passage d’un fil à travers un trou dans un morceau de tissu.

« Les applications de ces pinces acoustiques sont variées, mais j’en apprécie particulièrement deux. À l’échelle millimétrique, les écrans ou les structures comportant une multitude de particules en lévitation forment différents objets en trois dimensions, bien que, pour le moment, nous n’avons commencé qu’avec un cube » déclare Marzo.

« Un exemple pourrait être les futurs écrans 3D avec voxels, les unités cubiques d’un objet tridimensionnel équivalent aux pixels actuels dans les objets 2D. Et à l’échelle micrométrique, la manipulation de cellules 3D pour créer des structures allant au-delà d’une simple culture dans une boîte de Pétri à deux dimensions ».

Cette vidéo montre la manière dont les chercheurs placent les particules en lévitation, et la stabilité notable du phénomène :

Grâce aux ultrasons médicaux, les ondes sonores peuvent pénétrer dans notre corps sans causer de dommages, et leur efficacité énergétique est bien supérieure à celle des lasers. Cela signifie que cette technologie pourrait être utilisée en toute sécurité à l’intérieur du corps pour déplacer des objets.

Il reste encore beaucoup à faire pour que la technologie atteigne ce stade, mais l’équipe est déjà passée à l’étape supérieure en s’efforçant maintenant de manipuler les particules sous l’eau. Selon eux, cette prouesse pourrait être atteinte d’ici un an, permettant d’étendre leur technologie à différents milieux.

Source : PNAS

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.