Los objetos, sobre la placa. Imagen: Quan Zhou. Fuente: Universidad Aalto.
Investigadores de la Universidad Aalto (Espoo, Finlandia) han hecho un gran avance en el control del movimiento de varios objetos en una placa que vibra, con una sola fuente acústica.
Reproduciendo melodías cuidadosamente construidas, los científicos pueden mover de forma independiente y simultánea múltiples objetos en la placa hacia las metas deseadas. Esto ha permitido a los científicos, por ejemplo, escribir palabras con letras separadas, con piezas metálicas sueltas en la placa, tocando una melodía.
En 1878 se llevaron a cabo los primeros estudios sobre arena moviéndose sobre una placa vibratoria. Ernst Chladni, conocido como el padre de la acústica, descubrió que cuando una placa está vibrando a una frecuencia, los objetos se mueven hacia algunas posiciones, llamadas las líneas nodales, específicas para esa frecuencia.
Desde entonces, explica la universidad en una nota, la opinión predominante ha sido que el movimiento de las partículas en la placa es aleatorio hasta llegar a la línea nodal. "Hemos demostrado que el movimiento también es predecible lejos de las líneas nodales. Cuando el objeto no está en una línea nodal, tenemos mucha más libertad en el control de su movimiento y hemos logrado un control independiente de hasta seis objetos a la vez utilizando sólo un único actuador. Estamos muy entusiasmados con los resultados, ya que es probablemente un nuevo récord mundial en la cantidad de movimientos independientes que pueden ser controlados por un solo actuador acústico", dice el profesor Quan Zhou, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica.
Reproduciendo melodías cuidadosamente construidas, los científicos pueden mover de forma independiente y simultánea múltiples objetos en la placa hacia las metas deseadas. Esto ha permitido a los científicos, por ejemplo, escribir palabras con letras separadas, con piezas metálicas sueltas en la placa, tocando una melodía.
En 1878 se llevaron a cabo los primeros estudios sobre arena moviéndose sobre una placa vibratoria. Ernst Chladni, conocido como el padre de la acústica, descubrió que cuando una placa está vibrando a una frecuencia, los objetos se mueven hacia algunas posiciones, llamadas las líneas nodales, específicas para esa frecuencia.
Desde entonces, explica la universidad en una nota, la opinión predominante ha sido que el movimiento de las partículas en la placa es aleatorio hasta llegar a la línea nodal. "Hemos demostrado que el movimiento también es predecible lejos de las líneas nodales. Cuando el objeto no está en una línea nodal, tenemos mucha más libertad en el control de su movimiento y hemos logrado un control independiente de hasta seis objetos a la vez utilizando sólo un único actuador. Estamos muy entusiasmados con los resultados, ya que es probablemente un nuevo récord mundial en la cantidad de movimientos independientes que pueden ser controlados por un solo actuador acústico", dice el profesor Quan Zhou, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica.
Experimento
Los investigadores colocan los objetos en la parte superior de una placa de manipulación, observada por una cámara de seguimiento. Basándose en las posiciones detectadas, el equipo repasa una lista de notas musicales para encontrar una nota que sea más probable que mueva los objetos hacia las direcciones deseadas.
Después de tocar la nota, se detectan las nuevas posiciones de los objetos, y el ciclo de control se reinicia. Este ciclo se repite hasta que los objetos han alcanzado sus ubicaciones de destino deseadas. Las notas tocadas durante los ciclos de control forman una secuencia, un poco como la música.
El nuevo método se ha aplicado para manipular una amplia gama de objetos en miniatura, incluyendo componentes electrónicos, gotas de agua, semillas de plantas, bolas de caramelo y piezas metálicas.
"Algunas de las aplicaciones prácticas que prevemos son el transporte y clasificación de fichas microelectrónicas, el envío de partículas cargadas con un fármaco, o manejar pequeños volúmenes de líquido en laboratorios-en-un-chip", dice Zhou.
"Además, la idea básica debería ser transferible a otros tipos de sistemas con fenómenos de vibración. Por ejemplo, debería ser posible utilizar olas y ondas para controlar objetos flotantes en un estanque utilizando nuestra técnica".
El artículo se ha publicado en Nature Communications.
Los investigadores colocan los objetos en la parte superior de una placa de manipulación, observada por una cámara de seguimiento. Basándose en las posiciones detectadas, el equipo repasa una lista de notas musicales para encontrar una nota que sea más probable que mueva los objetos hacia las direcciones deseadas.
Después de tocar la nota, se detectan las nuevas posiciones de los objetos, y el ciclo de control se reinicia. Este ciclo se repite hasta que los objetos han alcanzado sus ubicaciones de destino deseadas. Las notas tocadas durante los ciclos de control forman una secuencia, un poco como la música.
El nuevo método se ha aplicado para manipular una amplia gama de objetos en miniatura, incluyendo componentes electrónicos, gotas de agua, semillas de plantas, bolas de caramelo y piezas metálicas.
"Algunas de las aplicaciones prácticas que prevemos son el transporte y clasificación de fichas microelectrónicas, el envío de partículas cargadas con un fármaco, o manejar pequeños volúmenes de líquido en laboratorios-en-un-chip", dice Zhou.
"Además, la idea básica debería ser transferible a otros tipos de sistemas con fenómenos de vibración. Por ejemplo, debería ser posible utilizar olas y ondas para controlar objetos flotantes en un estanque utilizando nuestra técnica".
El artículo se ha publicado en Nature Communications.
Imagen: Quan Zhou. Fuente: Aalto University.
Referencia bibliográfica:
Quan Zhou, Veikko Sariola, Kourosh Latifi, Ville Liimatainen: Controlling the motion of multiple objects on a Chladni plate. Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms12764
Quan Zhou, Veikko Sariola, Kourosh Latifi, Ville Liimatainen: Controlling the motion of multiple objects on a Chladni plate. Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms12764