Znajdź zawartość

Uczeni z California Institute of Technology (Caltech) stworzyli nieliniowe soczewki akustyczne, które generują niezwykle skoncentrowane sygnały dźwiękowe o wysokiej częstotliwości. Nazwano je "dźwiękowymi pociskami". Jedna z autorek badań, Chiara Daraio, profesor aeronautyki oraz fizyki na Caltech, stwierdziła, że zarówno soczewki akustyczne jak i "pociski dźwiękowe" - które mogą być emitowane zarówno w płynach, gazach jak i ciałach stałych - mogą potencjalnie zrewolucjonizować wiele obszarów życia, od obrazowania medycznego po niedestrukcyjne badanie materiałów czy systemów inżynieryjnych. Daraio we współpracy z Alessandro Spadonim zbudowali akustyczne soczewki łącząc 21 równoległych łańcuchów zbudowanych ze stalowych sfer w jedną macierz. Każdy z łańcuchów składał się z 21 sfer o szerokości 9,5 milimetra każda. Całość przypomina kołyskę Newtona i korzysta z podobnego zjawiska. W akustycznych soczewkach impuls dźwiękowy jest generowany na jednym końcu łańcucha. Te łańcuchy to, jak mówi Daraio, najprostsza reprezentacja nielinearnych falowodów akustycznych, korzystających z właściwości częściowego kontaktu w celu regulacji kształtów wędrujących sygnałów akustycznych i prędkości ich rozprzestrzeniania się. W ten sposób powstają impulsy zwane samotnymi falami. Samotne fale mają tę właściwość, że mogą istnieć w izolacji. Nie są poprzedzane innymi falami, ani innych fal nie poprzedzają. Samotne fale utrzymują w danym systemie taką samą długość i mogą mieć bardzo wysoką częstotliwość, na którą nie wpływają zakłócenia ze strony soczewek - dodaje Daraio. Długość łańcuchów można regulować, ścieśniając lub rozszerzając odległości pomiędzy sferami, co z kolie wpływa na szybkość rozprzestrzeniania się fali. Gdy stworzymy macierz łańcuchów generujących wiele samotnych fal, skupiają się one w określonym punkcie docelowego materiału. W ten sposób powstaje "pocisk dźwiękowy" - bardzo skoncentrowana fala akustyczna o dużej częstotliwości. Olbrzymią zaletą systemu jest łatwość jego konfiguracji, przez co można tworzyć "pociski" nadające się do bardzo różnorodnych zastosowań. Profesor Daraio przyznaje, że miną cała lata, zanim na rynek trafią jakiekolwiek komercyjne urządzenia wykorzystujące "pociski dźwiękowe". Nowa technologia ma jednak olbrzymią przyszłość. Niewykluczone, że zostanie ona wykorzystana w medycynie w roli "dźwiękowego skalpela". Umożliwia bowiem tworzenie fal, których precyzja skupienia w określonym punkcie oraz częstotliwość są o rząd wielkości doskonalsze, niż to, co można osiągną obecnie. Ponadto taki impuls może podróżować znacznie dalej, dzięki czemu przedostanie się głębiej w ludzki organizm. Być może np. uda się dzięki temu bezpiecznie niszczyć komórki nowotworowe w głęboko ukrytych partiach ciała, nie szkodząc przy tym zdrowym tkankom.