Lewitacja akustyczna: naukowcy z Bayreuth sprawiają, że świecące figury unoszą się w powietrzu



Kontrolowanie ruchu obiektów za pomocą fal dźwiękowych to cel wciąż młodej dziedziny badań, lewitacji akustycznej. Zespół badawczy z Uniwersytetu w Bayreuth opracował właśnie nowy system do tego celu:

Drobne cząsteczki są wychwytywane przez fale dźwiękowe i wysyłane przez powietrze z dużą prędkością na zaprogramowanych ścieżkach, które odpowiadają zarysom istot żywych lub przedmiotów codziennego użytku. Cząsteczki świecą kolorowo i stwarzają wrażenie, że te kształty swobodnie unoszą się w powietrzu. Na łamach czasopisma "ACM Transactions on Graphics" naukowcy prezentują nowy system lewitacji o nazwie "OptiTrap". Od kilku lat w ramach badań nad lewitacją akustyczną udaje się mocować stałe cząstki o wielkości około dwóch milimetrów w tzw. "pułapkach akustycznych" i wpływać na ich ruch w powietrzu.

Ale dopóki cząstki rzeczywiście nie poruszają się z dużą prędkością po pożądanych ścieżkach i nie tworzą kolorowych, pozornie unoszących się w przestrzeni postaci, potrzeba było jak dotąd licznych eksperymentów w każdym indywidualnym przypadku zgodnie z zasadą "prób i błędów". Częstotliwość i orientacja przestrzenna fal dźwiękowych wykorzystywanych do sterowania cząsteczkami musiała być ciągle na nowo dostosowywana.

System "OptiTrap" opracowany przez naukowców z Uniwersytetu w Bayreuth stanowi obecnie zasadniczy postęp: po raz pierwszy możliwe jest tak precyzyjne obliczenie położenia pułapek akustycznych, że uwięzione cząstki rzeczywiście "posłusznie" i niezawodnie poruszają się po odpowiednich, z góry ustalonych ścieżkach.

Jest jeszcze jedna zaleta: nowy system pozwala na uzyskanie nieznanej wcześniej różnorodności trajektorii. Złożone obiekty o ostrych krawędziach, ostrych kątach i szerokich łukach należą teraz do repertuaru możliwych do przedstawienia elementów, które mogą tworzyć ścieżki. W ten sposób poruszające się po tych ścieżkach cząsteczki oświetlone kolorowymi diodami świetlnymi tworzą kontury zwierząt, roślin lub przedmiotów codziennego użytku. Ich prędkość jest we wszystkich przypadkach tak duża, że ludzkie oko nie zauważa lokomocji, a jedynie postrzega świetlną postać unoszącą się w przestrzeni jako całość. "OptiTrap" nadaje się więc idealnie do zaskakujących efektów wizualnych w filmach i spektaklach teatralnych.

W sierpniu 2022 roku pierwsza autorka nowego badania z Bayreuth, mgr Viktorija Paneva, zaprezentowała system lewitacji "OptiTrap" na międzynarodowej konferencji SIGGRAPH w Vancouver w Kanadzie.

Cytat:"Nasze podejście numeryczne, na którym opiera się "OptiTrap", wzbudziło duże zainteresowanie wśród ekspertów. Niezależnie od estetyki efektów świetlnych, które możemy dzięki niemu osiągnąć, z matematycznego i fizycznego punktu widzenia nasz system został przyjęty jako istotna innowacja na drodze do głębszego zrozumienia lewitacji akustycznej. W najbliższych latach będziemy go nadal udoskonalać i czynić jeszcze potężniejszym" - mówi Paneva.

---

Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl