Akustiska traktorstrålar använder ljudets kraft för att hålla partiklar i luften, och till skillnad från magnetisk svävning, de kan ta upp de flesta fasta ämnen eller vätskor. För första gången har ingenjörer från University of Bristol visat att det är möjligt att stabilt fånga föremål som är större än ljudets våglängd i en akustisk traktorstråle. Denna upptäckt öppnar dörren till manipulation av läkemedelskapslar eller mikrokirurgiska redskap i kroppen. Containerfri transport av känsliga större prover är nu också en möjlighet och kan leda till att sväva människor.

Forskare trodde tidigare att akustiska traktorbalkar i grunden var begränsade till att sväva små föremål eftersom alla tidigare försök att fånga partiklar större än våglängden hade varit instabila, med föremål som snurrar okontrollerbart. Detta beror på att roterande ljudfält överför en del av sin snurrande rörelse till föremålen som får dem att kretsa snabbare och snabbare tills de matas ut.

Det nya tillvägagångssättet, publicerad i Fysiska granskningsbrev i dag, använder snabbt fluktuerande akustiska virvlar, som liknar tornado av ljud, gjord av en twister-liknande struktur med högt ljud som omger en tyst kärna.

Bristolforskarna upptäckte att rotationshastigheten kan kontrolleras fint genom att snabbt ändra virvlarnas vridningsriktning, detta stabiliserar traktorns balk. De kunde sedan öka storleken på den tysta kärnan så att den kunde hålla större föremål. Arbetar med ultraljudsvågor vid en tonhöjd på 40 kHz, en liknande tonhöjd som den som bara fladdermöss kan höra, forskarna höll en två centimeter polystyrensfär i traktorstrålen. Denna sfär mäter över två akustiska våglängder i storlek och är den största som ännu har fastnat i en traktorstråle. Forskningen tyder på att, i framtiden skulle mycket större föremål kunna leviteras på detta sätt.

Dr Asier Marzo, huvudförfattare på pappret från Bristols avdelning för maskinteknik, sade:"Akustiska forskare hade varit frustrerade över storleksgränsen i flera år, så det är tillfredsställande att hitta ett sätt att övervinna det. Jag tror att det öppnar dörren till många nya applikationer. "

Dr Mihai Caleap, Senior Research Associate, som utvecklade simuleringarna, förklarade:"I framtiden, med mer akustisk kraft blir det möjligt att hålla ännu större föremål. Detta trodde man bara var möjligt med lägre platser som gjorde experimentet hörbart och farligt för människor. "

Bruce Drinkwater, Professor i ultraljud från Institutionen för maskinteknik, som övervakade arbetet, tillade:"Akustiska traktorbalkar har stor potential i många applikationer. Jag är särskilt upphetsad över tanken på kontaktlösa produktionslinjer där känsliga föremål monteras utan att vidröra dem."