Denne duen er laget ved hjelp av utralyd. Partiklene ligger i vann, og de blir organisert ved hjelp av lydbølger. Se video av hvordan det fungerer nede i saken. (foto: Kai Melde)
Denne duen er laget ved hjelp av utralyd. Partiklene ligger i vann, og de blir organisert ved hjelp av lydbølger. Se video av hvordan det fungerer nede i saken. (foto: Kai Melde)

Lager hologrammer med lyd

Lyd er langt mer enn det du hører.

Publisert

Du ser dem ikke, men de reiser gjennom lufta som bølger.

Lydbølgene har en del egenskaper som kan utnyttes på ganske utrolige måter, noe flere forskjellige forskere har vist i løpet av de siste årene.

Lydbølger kan blant annet brukes til å få små, lette objekter, for eksempel isoporkuler eller vanndråper til å sveve i lufta.

Lydbølger skaper forskjellige områder med høyt og lavt lufttrykk. Hvis lydbølgene manipuleres og reflekteres på riktig måte kan du lage små luftputer som rett og slett hindrer små objekter i å falle ned.  

Youtube-brukeren Destin Sandlin har laget en veldig god forklaring på hvordan dette fungerer, som du kan se i videoen under.

En tysk forskergruppe ved Max Planck-instituttet foreslår nå en ny måte å utnytte lydbølger til å lage hologrammer og andre 3D-former.

I vann

Forskerne bruker lydbølger til å manipulere små kuler i vann, men metoden fungerer også i luft. Lyden blir sendt ut av spesiallagde høyttalere som sender ut ultralyd.

Men prinsippet er det samme: lydbølger kan lage små områder med høyt og lavt trykk som kan få små, lette kuler til å bevege på seg.

Denne videoen er fra et annet forskningsprosjekt, men den viser hvordan akustisk levitasjon kan brukes:

Måten de gjør det på er veldig mye enklere enn det som har blitt gjort før, ifølge Adrian Neild, som er ingeniør-professor ved Monash University i Australia. Han har skrevet om den nye metoden i Nature.

Hvis du vil lage et 3D-bilde med små partikler, må du manipulere hver enkel partikkel til å flytte seg i et ordnet mønster sånn at det blir en gjenkjennelig figur.

Du kan tenke deg et veldig komplisert oppsett med mange forskjellige høyttalere som sender ut lyder i forskjellige faser. Hvis du har ekstremt god kontroll på lyden kan du lage et komplekst lydmønster som kan skape hologrammer, hvis det er noen partikler som lyden kan flytte på.

De tyske forskerne har gjort dette oppsettet mye enklere. De trenger bare én høyttaler for å lage en komplisert figur.

3D-printing

Trikset er å lage en plate som former lyden som kommer ut av høyttaleren. Denne platen er svært detaljert, og settes for eksempel rett over høyttaleren.

I bildet under kan du se en sånn plate. Mønsteret på platen ser ut som rent kaos, men etter at lydbølgene har gått gjennom platen, danner de et «trykkbilde» som kan danne komplekse figurer.

Formene og forskjellige tykkelser på platen manipulerer lydbølgene til å bevege seg dit forskerne vil.

Platen som du kan se på bildet danner to perfekte ringer på vannoverflaten etter at lyden har gått gjennom platen. Høyttaleren, platen og overflaten som skal danne figuren må være i riktig avstand til hverandre for at dette skal fungere.

Her ser du tydelig den 3D-printede platen som ligger oppå høyttaleren. Formene på platen styrer lydbølgene til å lage to ringer på vannoverflaten over høyttaleren. (foto: Kai Melde)
Her ser du tydelig den 3D-printede platen som ligger oppå høyttaleren. Formene på platen styrer lydbølgene til å lage to ringer på vannoverflaten over høyttaleren. (foto: Kai Melde)

De har også laget en plate som danner den klassiske fredsdue-figuren. Du kan se hva som skjer når de skrur av og på lyden i videoen under.

Denne metoden har noen svakheter. Siden hver enkelt plate lager én figur, kan ikke figuren endres underveis. Forskerne ser for seg at det kan brukes til flere forskjellige ting i framtiden, for eksempel trådløs overføring av kraft og informasjon.

En gang i framtiden kan kanskje akustisk levitasjon brukes til å løfte tyngre ting, og det kan for eksempel brukes til å håndtere farlige materialer.

Men forskerne mener det er en enkel måte å manipulere lydbølger på. De har også laget en plate som manipulerer lydbølger som kan brukes til akustisk levitasjon, lignende det du så i toppen av saken.

I videoen under kan du se hvordan det ser ut når de leviterer to små vanndråper.

Referanse: 

Fischer mfl: Holograms for acoustics. Nature, september 2016. DOI: 10.1038/nature19755. Sammendrag