Полёты во сне и наяву: устройство для левитации теперь можно собрать в любом доме
Парить в воздухе без видимых усилий могут не только джедаи и персонажи Александра Грина. Физики уже давно окрыляют бездушную материю с помощью ультразвука, лазеров и магнитных полей. Зачем? Во-первых, это прикольно. Во-вторых, зависшие между небом и землёй предметы иногда удобнее мирно лежащих на лабораторных столах.
Обычно, чтобы рассмотреть образец в микроскоп, его кладут на предметное стекло и накрывают покровным. Какими бы прозрачными ни были эти две стеклянные пластины, часть информации всё равно теряется. Но, когда объект исследования в буквальном смысле подвешен в воздухе, отпадает надобность в этих приспособлениях.
Кроме того, парение над поверхностью позволяет создавать трёхмерные структуры, например, растить человеческие ткани, которые по понятным причинам не могут правильно сформироваться на плоской подложке. Наконец, мощная магнитная левитация обещает подарить нам транспорт будущего. Ещё бы: ведь при наземном или водном путешествии львиная доля энергии расходуется на противодействие трению о поверхность.
Самый простой и дешёвый способ воспарить над миром – акустическая левитация. Каждый, кто чувствовал кожей напор звука на рок-концерте, в принципе, знаком с механизмом её действия. Правда, учёные используют не могучие басы хэви-металла, а неслышный и безвредный для человека ультразвук. На образец снизу накатываются звуковые волны, подобранные таким образом, чтобы их давление компенсировало силу тяжести. Вот и всё, образец застывает в воздухе.
Как и любое инженерное решение, всё очень просто звучит на словах и весьма нетривиально на деле. Чтобы ультразвук действительно приподнял предмет и оставил его висеть неподвижно, а не запустил куда-нибудь в стену или потолок, применяется сложное оборудование, изготовленное на заказ, работающее под высоким напряжением и требующее тщательной настройки.
Солидная лаборатория, конечно, может себе такое позволить, но о том, чтобы любознательный школьник мог изготовить собственный левитатор "на коленке", и речи быть не могло. До самого недавнего времени.
Инженеры из Университета Бристоля во главе с доктором Асьером Марсо (Asier Marzo) недавно представили устройство для левитации, которое можно собрать в домашних условиях.
Оно состоит из парковочных датчиков, электродвигателя, микроконтроллера и части, распечатанной на 3D-принтере (куда же без неё?). Пошаговую инструкцию по сборке можно найти на сайте. С помощью этого девайса можно поднимать в воздух капли жидкости, насекомых и другие мелкие объекты.
Авторы разработки надеются, что их аппарат, простой в изготовлении и использовании, позволит применять акустическую левитацию в любой, самой скромной лаборатории, даже школьной или студенческой. И потом любоваться этим занимательным явлением у себя дома за чаем, например.
Научная статья с описанием прибора опубликована в журнале Review of Scientific Instruments.