Forskare vid Aalto -universitetet har upptäckt ett överraskande fenomen som förändrar hur vi tänker på hur ljud kan flytta partiklar. Deras experiment är baserat på ett känt experiment som känns igen från gymnasieskolor i hela världen - Chlandni Plate -experimentet, där partiklar rör sig på en vibrerande yta. Experimentet utfördes första gången 1787 av Ernst Chladni, som nu är känd som akustikens fader. Chladnis experiment visade att när en platta vibrerar vid en viss frekvens, tunga partiklar rör sig mot regionerna med mindre vibrationer, kallas nodal lines. Detta experiment har upprepats mycket under århundradena sedan, och har format den gemensamma förståelsen för hur tunga partiklar rör sig på en vibrerande platta. Men forskare vid Aalto University har nu visat ett fall där tunga partiklar rör sig mot regionerna med fler vibrationer, eller antinoder. "Detta är ett överraskande resultat, nästan en motsättning till vanliga uppfattningar, "säger professor Quan Zhou.

Forskarna installerade en kiselplatta på en piezoelektrisk givare och nedsänkte den i vatten. De sprider sub-mm glaskulor på plattan, och vibrerade plattan med signaler av olika frekvenser, skapar vågor på tallriken. Forskarna blev sedan förvånade över att observera att partiklarna rör sig mot antinoder, bildar vad de har kallat "inverse Chladni -mönster".

En intressant aspekt är att systemet kan skapa förutsägbar rörelse vid ett stort antal frekvenser. "Vi kan flytta partiklar med nästan vilken frekvens som helst, och vi litar inte på plattans resonans ", säger Zhou. "Detta ger oss mycket frihet i rörelse contro.l"

Med hjälp av det nyupptäckta fenomenet, forskarna kunde exakt styra rörelsen av enstaka partiklar och en svärm av partiklar på den nedsänkta plattan. I ett exempel, de flyttade en partikel i en labyrint på tallriken, skrev ord bestående av separata bokstäver, och slogs samman, transporterade och separerade en svärm av partiklar genom att spela olika musiknoter.

"Många förfaranden inom läkemedelsforskning och montering av mikrosystem kräver förmåga att enkelt flytta och manipulera små partiklar. Använd bara ett enda ställdon för att göra alla dessa olika saker, vi öppnar en väg till nya partikelhanteringstekniker ", säger Zhou. "Dessutom, metoden kan inspirera framtida fabrik-på-ett-chip-system. "

Studien publiceras idag i Fysiska granskningsbrev .