Основная проблема акустической левитации заключается в том, что, пока одна частица может устойчиво парить, несколько частиц неизбежно притягиваются друг к другу звуковыми волнами и слипаются в комок.
Группа Австрийского института науки и технологий (ISTA) нашла способ противодействовать этому коллапсу, добавив электростатическое отталкивание. Команда разработала метод зарядки частиц, что позволило им точно балансировать между силой звука, сближающей объекты, и силой электрического отталкивания, разделяющей их.
Этот контроль позволил ученым создавать и переключаться между различными конфигурациями: от полностью разделенных систем до «гибридных» структур, где часть частиц соединена, а часть — нет.
Команда также обнаружила неожиданные динамические эффекты, которые невозможно было наблюдать ранее: частицы начинали спонтанно вращаться или преследовать друг друга. Это указывает на сложные «невзаимные» взаимодействия, которые ранее предсказывались лишь теоретически. Изучение таких явлений стало возможным именно благодаря новому методу разделения.
Изначально исследователи стремились создавать из частиц упорядоченные кристаллические структуры, но столкнулись с непредвиденным поведением.
В этом и заключается забавная особенность экспериментов: самые интересные открытия часто происходят там, где все идет не по плану.
Новая платформа для управления материей с помощью звука и заряда может найти применение в создании новых материалов, сборке микроустройств и разработке принципов для будущей микроробототехники. Работа опубликована в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ранее Наука Mail рассказывала о новом способе сортировки живых и мертвых клеток с помощью левитации.
