Met tientallen kleine luidsprekers en slim ontworpen geluidsgolven slagen wetenschappers uit Spanje en Engeland erin om een balletje stil te laten hangen in de lucht en het zelfs te verplaatsen. Het bijzondere is dat ze dit voor het eerst kunnen met één enkele rij luidsprekertjes. Dit opent de weg naar medische toepassingen als het manipuleren van nierstenen of het gericht afleveren van medicijnen.

De onderzoekers hebben verschillende configuraties gebouwd, zo rapporteren ze in het tijdschrift Nature Communications. Ze gebruiken een flink aantal identieke luidsprekertjes (diameter 1 cm). De basisfrequentie van het geluid is 40 kHz (onhoorbaar voor de mens), het geluidsniveau is 120 dB op een afstand van 30 cm. Door van elke luidspreker heel precies de fase te ontwerpen, creëren de wetenschappers een samenspel van geluidsgolven die op sommige plekken elkaar versterken en op andere plekken elkaar uitdoven. Deze staande golven zorgen voor een dalletje, waarin het testballetje heel stabiel blijft hangen. Dit verschijnsel is akoestische levitatie gedoopt, in analogie met magnetische levitatie.

Spelen met fases

Lijkt dit misschien al een kunststukje, door verder te spelen met de fases van alle geluidsbronnen konden de onderzoekers het geluidsgolf-dalletje ook verplaatsen, waardoor het balletje gaat lopen door de lucht. Op dezelfde manier vonden de onderzoekers andere akoestische ruimtelijke vormen, die mogelijk bruikbaar zijn in de praktijk: een akoestisch pincet (om voorwerpen vast te pakken), een akoestische spiraal om deeltjes omhoog te transporteren en een akoestische ‘fles’ om een deeltje in op te slaan.

Eén vlak met luidsprekers

Het echt nieuwe van het onderzoek is dat voor het manipuleren van het balletje slechts één vlak met luidsprekertjes nodig is. Voorheen moesten onderzoekers het bolletje van verschillende kanten omsluiten met luidsprekers om het akoestisch te manipuleren. Deze doorbraak maakt de techniek veelbelovend voor medische toepassingen – geluid gaat immers ook door lichaamsweefsel heen. Mogelijk kunnen nierstenen of bloedpropjes van buitenaf behandeld worden. Ook denkt men aan minuscule chirurgische instrumentjes die te bedienen zijn van buiten het lichaam, zodat niet meer in het lichaam gesneden hoeft te worden. Of misschien lukt het in de toekomst om een medicijn af te leveren op de daarvoor bestemde plek in het lichaam.

Het onderzoek is een samenwerking tussen wetenschappers van de Openbare Universiteit van Navarra (Spanje), de University of Bristol en de University of Essex (beiden Engeland).