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Cientistas do Japão e do Reino Unido demonstraram um sistema de levitação acústica tridimensional capaz de mover objetos no ar a uma distância de até 397 milímetros, alcançando um alcance cerca de seis vezes maior que as armadilhas convencionais
Pesquisadores da Universidade de Tsukuba, no Japão, e da Universidade de Bristol, no Reino Unido, criaram um dispositivo que manipula matéria sem contato físico. O sistema funciona no núcleo de alta pressão de um único feixe ultrassônico gerado por um arranjo de fase.
O equipamento conseguiu levantar uma pequena esfera de poliestireno a quase 40 centímetros de distância do emissor. O método não utiliza fios ou ímãs, dependendo exclusivamente da força exercida pelas ondas sonoras para empurrar o objeto para cima e direcioná-lo no espaço.
A tecnologia supera barreiras de sistemas anteriores ao estender a área de atuação. A levitação acústica de alcance ampliado opera em ambientes abertos sem a necessidade de envolver completamente o item manipulado por estruturas ou equipamentos complexos ao seu redor.
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Uso do feixe Bessel e movimentação de partículas
Levitadores acústicos tradicionais costumam criar ondas estacionárias entre superfícies ou emissores opostos para estabilizar o objeto. Nesses modelos, as forças de retenção enfraquecem rapidamente à medida que o item se distancia da fonte emissora do som.
Para resolver a limitação de alcance, a equipe utilizou um feixe Bessel de ordem zero. Esse formato especial de feixe preserva uma região central estreita e intensa por uma extensão longa, evitando que o som se espalhe de forma rápida.
O feixe foi gerado por um arranjo de 16 por 16 transdutores ultrassônicos de 40 quilohertz, frequência inaudível para seres humanos. A estrutura do som aplicou uma força para cima contra a gravidade, empurrando a partícula para o centro do feixe.
Os cientistas movimentaram partículas lateralmente a cerca de 5,7 centímetros por segundo e verticalmente a aproximadamente 4,3 centímetros por segundo. O experimento permitiu manipular dois corpos simultaneamente e controlar objetos não esféricos, como folha de chá seca e gel de sílica.
Reconstrução do feixe e aplicações práticas
O feixe ultrassônico demonstrou a capacidade de se reconstruir após encontrar obstáculos no trajeto. Durante um teste, um cubo de 50 milímetros foi posicionado no caminho do som, mas o sistema manteve a partícula flutuando acima da estrutura.
Apesar de manter a elevação após o bloqueio parcial, o objeto apresentou flutuações na vertical. Essa propriedade de auto-reconstrução é característica da estrutura central do feixe Bessel quando parte de sua trajetória é interrompida.
A manipulação por levitação acústica funciona como uma ferramenta robótica sem contato direto. A técnica pode ser aplicada no manuseio de materiais frágeis, transporte de substâncias perigosas, automação de experimentos laboratoriais e no desenvolvimento de exibições tridimensionais.
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