Mikroskopický „sonický šroubovák“

13. červenec 2015
Doctor Who (David Tennant) se svým sonickým šroubovákem na obálce knihy

Fanoušci seriálu Doctor Who (česky byl vysílán jako Pán času) dobře znají vlastnosti mýtické Doctorovy technologické pomůcky - sonického šroubováku, který je schopen na dálku manipulovat se širokou škálou předmětů a řešit různé problémy. Nyní se britským a čínským odborníků povedlo vyrobit akustické zařízení, které působí na mikroskopické úrovni podobně.

Zařízení tohoto typu lze obecně vyrábět pomocí složitých kombinací optických nebo akustických vln, avšak možnosti manipulace jsou zatím omezeny spíše na úroveň velmi malých objektů či struktur. Názvy, obsahující slovo “šroubovák”, se však v odborné sféře neujaly, spíše se mluví o optických kleštích nebo akustické pinzetě (oba české názvy však souvisejí s anglickým názvem tweezers), které asi lépe popisují funkci daných zařízení.

„Zvuková tornáda“

Nedávno k této problematice zveřejnila skupina odborníků z Univerzity v Bristolu a ze Severozápadní polytechnické univerzity v Číně článek v časopise Physical Review Letters. Podařilo se jim totiž vytvořit na mikroskopické úrovni speciální akustické víry, které na okolní drobné objekty působí podobně jako “zvuková tornáda”. Mikročástice jsou pak nuceny rotovat společně s akustickým vírem, případně jsou do něj vtahovány. Konkrétní chování přitom závisí na jejich individuálních rozměrech.

Profesor Bruce Drinkwater z katedry mechanického inženýrství Univerzity v Bristolu řekl, že tento jev otevírá dveře např. vytváření malých biologických centrifug, které budou schopny třídit materiál uvnitř buněk nebo jemnému a energeticky úspornému čištění vody. K vytvoření mikroskopických akustických vírů dospěl výzkumný tým pomocí působení skupiny drobných ultrazvukových reproduktorů, rozestavených do kruhu. Částice, menší než 1 mikrometr a ponořené do vody, pak byly donuceny rotovat kolem středu víru. Větší částice byly vtaženy do centrální oblasti víru, kde rotovaly nebo byly nuceny se soustřeďovat a kmitat v různých mezikružích.

Mikročástice jsou nuceny rotovat společně s akustickým vírem nebo jsou vtahovány do jeho vnitřku. Jejich konkrétní chování závisí na jejich individuálních rozměrech

Využití při léčbě nervových buněk

Jeho čínský protějšek doktor ZhenYu Hong připojil, že v minulosti se podobné chování podařilo odborníkům vyvolat i v případě větších částic. A asi před rokem odborníci z Univerzity v Glasgow dokázali pomocí sedmiúhelníkové akustické pinzety (Heptagon Acoustic Tweezer) vtisknout nervovým buňkám speciální uspořádání ve formě “skotského kostkového vzoru” - tartanu. Tato schopnost může být později využita při metodách léčení poškozených nervových buněk. Rotační účinky akustických vln na objekty ponořené ve vodě ověřili také skotští odborníci z Univerzity v Dundee.

Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, Radio Times, Lab on a chip, Dundee University

autor:Pavel Vachtl
  • Technologie