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Existem diversos dispositivos disponíveis no e-commerce que funcionam como sensores de levitação acústica, tornando essa tecnologia cada vez mais acessível, seja qual for a finalidade pretendida.
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E as pesquisas no ramo vêm alcançando resultados sempre mais inovadores, o que representa importantes avanços nessa técnica que tem aplicações fundamentais para a indústria e diversas áreas da ciência, como, por exemplo, na manipulação de células biológicas e outros materiais ultrassensíveis.
Um recente estudo liderado por cientistas da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS), em parceria com a Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), ambas na Austrália, mostrou que para controlar precisamente uma partícula usando ondas ultrassônicas, é necessário considerar sua forma e o impacto que isso tem no campo acústico.
Segundo a pesquisa, publicada esta semana na revista Physical Review Letters, a levitação acústica ocorre quando as ondas sonoras interagem e criam uma força vertical com “nós” capazes de “prender” uma partícula. No entanto, de acordo com a base matemática da Teoria de Gor’kov, pressupõe-se que as partículas sejam esféricas.
“Modelos teóricos anteriores consideravam unicamente partículas simétricas. Estendemos a teoria para explicar as partículas assimétricas, o que é mais aplicável à experiência do mundo real”, disse o autor principal do estudo, Shahrokh Sepehrirahnama, do Laboratório de Dinâmica Biogênica do Centro de Áudio, Acústica e Vibração da UTS.
“Usando uma propriedade chamada acoplamento Willis, mostramos que a assimetria altera a força e o torque exercidos sobre um objeto durante a levitação e muda o local de aderência. Esse conhecimento pode ser usado para controlar ou classificar com precisão objetos menores que o comprimento de uma onda de ultrassom”, completou.
Em um sentido mais amplo, Sepehrirahnama acredita que o modelo baseado na forma e na geometria proposto por sua equipe aproxima os campos de manipulação ultrassônica sem contato e meta-materiais (materiais projetados para ter uma propriedade não encontrada na natureza).
Sebastian Oberst, chefe do Biogenic Dynamics Lab, disse que a capacidade de controlar com precisão objetos minúsculos sem tocá-los poderia permitir que os pesquisadores estudassem as propriedades materiais dinâmicas de objetos biológicos sensíveis, como partes dos corpos de insetos como formigas e cupins.
“Sabemos que os insetos têm habilidades fascinantes — os cupins são extremamente sensíveis às vibrações e podem se comunicar através desse sentido, as formigas podem carregar muitas vezes seu peso corporal e resistir a forças significativas, e a estrutura filigrana das asas de abelha combinam força e flexibilidade”.
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Segundo Oberst, uma melhor compreensão da dinâmica estrutural específica desses objetos naturais — como eles vibram ou resistem às forças — “poderia permitir o desenvolvimento de novos materiais, inspirados na natureza, para uso em indústrias como construção, defesa ou desenvolvimento de sensores”.
Os pesquisadores têm se concentrado em tentar entender as propriedades mecânicas dos órgãos de sensoriamento de cupins, a fim de então construir e inovar sensores de vibração hipersensíveis. Recentemente, eles identificaram detalhes estruturais nas patas dos cupins que podem sentir microvibrações. Mas, para evoluir nesses estudos, necessitam de ferramentas mais precisas.
“Atualmente, é muito difícil avaliar as propriedades dinâmicas desses materiais biológicos. Nem sequer temos as ferramentas adequadas para segurá-las”, disse Oberst. “Tocá-las pode interromper as medições, e o uso de lasers sem contato pode causar danos”.
Por isso, ele acredita que o segredo está na manipulação e análise sem contato, o que é oferecido pela proposta de Sepehrirahnama.
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