این یک داستان علمی تخیلی نیست: روشی جدید برای جابجایی اشیا بدون تماس

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۸ ژانویه ۲۰۲۳
لینک منبع Not Science Fiction: A New Method To Move Objects Without Contact

تیمی از محققان دانشگاه شهرهای دوقلوی مینه‌سوتا راهی برای دستکاری اشیا با استفاده از امواج فراصوت کشف کرده‌اند که راه را برای حرکت بدون تماس در صنایعی مانند تولید و رباتیک بدون نیاز به منبع انرژی داخلی هموار می‌کند.

این یافته‌ها در مجله معتبر Nature Communications منتشر شده است.

در حالی که قبلاً ثابت شده بود که امواج نور و صدا می‌توانند اجسام را دستکاری کنند، اجسام همیشه کوچک‌تر از طول موج صوت یا نور یا به ترتیب از میلی‌متر تا نانومتر بوده‌اند. تیم دانشگاه مینه‌سوتا روشی را ابداع کرده است که می‌تواند اجسام بزرگتر را با استفاده از اصول فیزیک فراماده حرکت دهد.

فرامواد موادی هستند که به طور مصنوعی برای تعامل با امواج، مانند نور و صدا، مهندسی شده‌اند. با قرار دادن یک الگوی فراماده بر روی سطح یک جسم، محققان توانستند از صدا برای هدایت آن به سمت خاصی بدون لمس فیزیکی آن استفاده کنند.

ما مدتی است می‌دانیم که امواج، نور و صدا می‌توانند اجسام را دستکاری کنند. اوگنجن ایلیچ، نویسنده ارشد این مطالعه و استادیار گروه مهندسی مکانیک بنجامین میهو در دانشگاه مینه‌سوتا، گفت: چیزی که تحقیقات ما را متمایز می‌کند این است که اگر سطح آن‌ها را به صورت یک سطح فراماده یا یک "متاسطح" بسازیم، می‌توانیم اجسام بسیار بزرگ‌تری را دستکاری و به دام بیاندازیم. زمانی که این الگوهای کوچک را روی سطح اجسام قرار می‌دهیم، اساساً می‌توانیم صدا را در هر جهتی که می‌خواهیم منعکس کنیم. و با انجام این کار، می‌توانیم نیروی صوتی اعمال شده بر یک جسم را کنترل کنیم.»

با استفاده از این تکنیک، محققان نه تنها می‌توانند یک شی را به جلو حرکت دهند، بلکه می‌توانند آن را به سمت منبعی نیز بکشند – این با فناوری پرتو تراکتور در داستان‌های علمی‌تخیلی مانند Star Trek تفاوت چندانی ندارد.

روش آن‌ها می‌تواند برای حرکت اجسام در زمینهذهایی مانند تولید یا رباتیک مفید باشد.

متیو استاین، نویسنده اول مقاله و دانشجوی فارغ التحصیل گروه مهندسی مکانیک مینه سوتا می‌گوید: «دستکاری بدون تماس یک حوزه تحقیقاتی داغ در اپتیک و الکترومغناطیس است، اما این تحقیق روش دیگری را برای فعال‌سازی بدون تماس پیشنهاد می‌کند که مزایایی را ارائه می‌دهد که روش‌های دیگر ممکن است نداشته باشند. همچنین، خارج از کاربردهایی که این تحقیق قادر می‌سازد، گسترش دانش ما از فیزیک به طور کلی یک کار بسیار هیجان انگیز است!

در حالی که این مطالعه بیشتر نمایشی از این مفهوم است، هدف محققان آزمایش فرکانس‌های بالاتر امواج و مواد مختلف و اندازه‌های جسم در آینده است.

ایلیچ گفت: «در بسیاری از زمینه‌های علم و مهندسی، به‌ویژه روباتیک، نیاز به حرکت دادن اشیا، انتقال سیگنال به نوعی حرکت کنترل‌شده وجود دارد. "اغلب این کار از طریق اتصالات فیزیکی یا مجبور به حمل منبعی از انرژی برای انجام یک کار انجام می‌شود. من فکر می‌کنم که ما در اینجا در جهت جدیدی ترسیم می‌کنیم و نشان می‌دهیم که بدون تماس فیزیکی، می‌توانیم اجسام را حرکت دهیم، و این حرکت را می‌توان به سادگی با برنامه‌ریزی آنچه روی سطح آن جسم است کنترل کرد. این به ما مکانیزم جدیدی برای فعال کردن بدون تماس چیزها می‌دهد.»

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است. در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.