यह कोई मैटल होवरबोर्ड नहीं है। लेकिन स्पेन और यूके में एक टीम द्वारा बनाया गया एक उपकरण उच्च आवृत्ति की ध्वनि तरंगों का उपयोग करके हवा में और संभवतः पानी और मानव ऊतक में छोटी वस्तुओं को आरोपित और हेरफेर कर सकता है। यह तकनीक चिकित्सा से लेकर अंतरिक्ष अन्वेषण तक के विभिन्न क्षेत्रों में वादा रखती है।
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वैज्ञानिकों को पहले से ही पता था कि ध्वनि तरंगें दबाव वाली हवा की दोलन जेब बनाती हैं, जो गुरुत्वाकर्षण बल को खींचने में सक्षम किसी वस्तु पर एक बल पैदा कर सकती हैं। लेकिन जब अल्ट्रासाउंड उत्तोलन उपकरण मौजूद होते हैं, तो वे सभी खड़े तरंगों पर भरोसा करते हैं, जो तब पैदा होते हैं जब एक ही आवृत्ति की दो ध्वनि तरंगें विपरीत दिशाओं से उत्सर्जित होती हैं और एक दूसरे पर आरोपित होती हैं। इसका मतलब है कि सभी पिछले उपकरणों को ट्रांसड्यूसर के दो सेट की आवश्यकता होती है।
"पिछले सभी लेविटेटर्स को कण को ध्वनिक तत्वों के साथ घेरना था, जो कि किसी प्रकार के जोड़तोड़ के लिए बोझिल था।" "हमारी तकनीक, हालांकि, केवल एक तरफ से ध्वनि तरंगों की आवश्यकता होती है। यह एक लेज़र की तरह है - आप कणों को छोड़ सकते हैं, लेकिन एक ही किरण के साथ। "
अपनी तकनीक को विकसित करने के लिए, मार्ज़ो और उनके सहयोगियों ने दृश्य होलोग्राम से प्रेरणा प्राप्त की, जिसमें एक प्रकाश क्षेत्र को एक सपाट सतह से "हस्तक्षेप पैटर्न" की एक श्रृंखला का उत्पादन करने का अनुमान है जो एक 3 डी छवि बनाता है। ध्वनि तरंगें भी हस्तक्षेप पैटर्न बनाने में सक्षम हैं, इसलिए उसी सिद्धांत को लागू किया जा सकता है।
मारजो कहते हैं, "मूल रूप से हमने इन ध्वनिक होलोग्राम बनाने के लिए लाइट होलोग्राम के सिद्धांत की नकल की है, " टीम ने इस सप्ताह नेचर कम्युनिकेशंस में उनके काम का वर्णन किया है।
मारजो और उनकी टीम ने ग्रिड जैसे पैटर्न में 64 छोटे 16 वोल्ट के ट्रांसड्यूसर की व्यवस्था की। प्रत्येक ट्रांसड्यूसर को 40, 000 हर्ट्ज पर ध्वनि तरंगों का उत्सर्जन करने के लिए कैलिब्रेट किया गया था, एक आवृत्ति जो अब तक मानव कान (20, 000 हर्ट्ज) की अधिकतम संवेदनशीलता से अधिक है लेकिन अन्य जानवरों जैसे कुत्ते, बिल्लियों और चमगादड़ के लिए श्रव्य है।
यद्यपि प्रत्येक ट्रांसड्यूसर की आवृत्ति और शक्ति समान थी, वैज्ञानिकों ने एक एल्गोरिथ्म तैयार किया, जो हस्तक्षेप पैटर्न उत्पन्न करने और ध्वनिक वस्तुओं को बनाने के लिए प्रत्येक लहर के सापेक्ष चोटियों और गर्तों को अलग करता है।
चुनौती यह थी कि ये ध्वनिक वस्तुएं मनुष्यों के लिए अश्रव्य और अदृश्य थीं, इसलिए टीम को ध्वनि को "देखने" के लिए विभिन्न सिमुलेशन विकसित करने पड़े। एक ऐसे दृष्टिकोण में, जो किसी भी श्लेष को गर्व से भर देता है, Marzo ने ट्रांसड्यूसर द्वारा उत्सर्जित अल्ट्रासाउंड तरंगों के नमूने के लिए एक माइक्रोफोन का उपयोग किया और फिर एक 3 डी प्रिंटर के माध्यम से डेटा को खिलाया, जिसका उपयोग वे श्रवण वस्तुओं के डिजिटल विज़ुअलाइज़ेशन बनाने के लिए करते थे।
विभिन्न प्रकार की ध्वनिक आकृतियों का परीक्षण करने के बाद, अनुसंधान दल ने तीनों की खोज की जो सबसे प्रभावी थे: ट्विन ट्रैप, जो चिमटी की एक जोड़ी जैसा दिखता है; भंवर जाल, एक बवंडर के अनुरूप है जो इसके केंद्र में एक कताई वस्तु को निलंबित करता है; और बोतल का जाल, जो बोतल के अंदर खाली जगह में वस्तु को लेटता है।
हालांकि वर्तमान प्रयोग ने केवल छोटे स्टायरोफोम मोतियों को हटा दिया, Marzo का मानना है कि ध्वनि तरंगों की आवृत्ति में हेरफेर करके प्रौद्योगिकी को विभिन्न वस्तुओं के लिए बढ़ाया जा सकता है, जो ध्वनिक वस्तुओं के आकार, साथ ही सिस्टम की समग्र शक्ति को निर्धारित करता है, जो अनुमति देता है अधिक दूरी पर लाइटर या भारी वस्तुओं का उत्थान।
"एक तरफा ट्रांसड्यूसर्स द्वारा कणों की उत्तोलन एक अद्भुत परिणाम है जो ध्वनिक उत्तोलन तकनीक के लिए नई संभावनाएं खोलता है, " मार्को औरेलियो ब्रीज़ोटी एंड्रेड कहते हैं, जो साओ पाउलो विश्वविद्यालय में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर हैं, जिन्होंने पहले ध्वनि-आधारित उत्तोलन पर काम किया है। ।
"नीचे स्केलिंग का एक आवेदन विवो हेरफेर में है - जिसका अर्थ है शरीर के अंदर कणों को जोड़ना और हेरफेर करना, " मारजो कहते हैं। "और ये कण गुर्दे की पथरी, थक्के, ट्यूमर और यहां तक कि लक्षित दवा वितरण के लिए कैप्सूल हो सकते हैं।" अल्ट्रासोनिक उत्तोलन चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है, इसलिए डॉक्टर तुरंत विवो हेरफेर के दौरान कार्रवाई की छवि बना सकते हैं।
और जब यह मानव शरीर में इन micromanipulations की बात आती है, तो एक तरफा बीम तकनीक का दो तरफा खड़ी लहर प्रौद्योगिकी पर जबरदस्त लाभ होता है। शुरुआत के लिए, खड़े तरंगों के आधार पर उत्तोलन उपकरण गलती से इच्छित लक्ष्यों की तुलना में अधिक कणों को फंसा सकते हैं। "हालांकि, एक तरफा लेविटेटर्स के साथ, और केवल एक ही फँसाने वाला बिंदु है, " वे कहते हैं।
मार्ज़ो बताते हैं, हालांकि, यह अल्ट्रासाउंड बड़ी वस्तुओं को ले जाने की क्षमता में सीमित है: "समुद्र तट पर गेंद के आकार की वस्तु लेने के लिए 1, 000 हर्ट्ज की आवश्यकता होगी। लेकिन यह श्रव्य सीमा में प्रवेश करता है, जो कष्टप्रद या मानव कान के लिए खतरनाक हो सकता है। ”
बाहरी अंतरिक्ष में प्रौद्योगिकी के कुछ आशाजनक अनुप्रयोग भी हैं, जहां यह कम गुरुत्वाकर्षण में बड़ी वस्तुओं को निलंबित कर सकता है और उन्हें अनियंत्रित चारों ओर बहने से रोक सकता है। लेकिन मारजो ने पृथ्वी पर मनुष्यों को हेरफेर करने में सक्षम स्टार ट्रेक -जैसे ट्रैक्टर बीम की किसी भी धारणा को खारिज कर दिया।
मार्ज़ो कहते हैं, "सामान्य गुरुत्वाकर्षण के तहत, " मानव को उठाने के लिए आवश्यक शक्ति घातक होगी। " "यदि आप एक तरल पदार्थ में बहुत अधिक अल्ट्रासाउंड शक्ति लागू करते हैं, तो आप माइक्रोब्लोब बनाएंगे।" दूसरे शब्दों में, बहुत अधिक ध्वनि शक्ति आपके रक्त को उबाल सकती है।
भविष्य के अध्ययन में, Marzo चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए प्रौद्योगिकी को परिष्कृत करने और विभिन्न आकार की वस्तुओं के दृष्टिकोण को आगे बढ़ाने के लिए अल्ट्रासाउंड विशेषज्ञों के साथ सहयोग करने की उम्मीद करता है।
"वह ध्वनि के बारे में अच्छी बात है, " वह कहते हैं। "आपके पास कई प्रकार की आवृत्तियों हैं जिन्हें आप विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयोग कर सकते हैं।"
