Akustik levitasyon

Günümüz dünyasında Akustik levitasyon sürekli ilgi ve tartışma konusu haline gelmiştir. Akustik levitasyon kurulduğu günden bu yana hem uzmanların hem de hobicilerin merakını ve ilgisini uyandırdı. Toplum üzerindeki ve farklı çalışma alanlarındaki etkisi, onu herhangi bir analiz veya tartışmada dikkate alınması gereken temel bir unsur haline getirmiştir. Bu makalede, tarihi ve kökeninden bugünkü etkisine kadar Akustik levitasyon ile ilgili çeşitli yönleri inceleyeceğiz. Ayrıca, bu büyüleyici konunun eksiksiz ve zenginleştirici bir vizyonunu sunmak amacıyla Akustik levitasyon'i çevreleyen farklı bakış açılarını ve görüşleri inceleyeceğiz.

Akustik levitasyon, yüksek yoğunluklu ses dalgalarının akustik radyasyon basıncını kullanarak maddeyi yerçekimine karşı havada asılı tutmak için uygulanan tekniğe denir.[1][2]

Akustik dalga kuvvetlerini kullanır ve akustik cımbızlarla aynı prensipi kullanır çalışır. Bununla birlikte, akustik cımbızlar genellikle akışkan bir ortamda çalışan ve yerçekiminden daha az etkilenen küçük ölçekli cihazlardır, oysa akustik levitasyon yerçekimi kuvvetini yenmekle ilgilidir. Teknik olarak, dinamik akustik levitasyon bir akustoforez şeklidir.[3]

Akustik levitasyon alanı oluşturmak için genelde ultrasonik frekanslardaki ses dalgaları kullanılır,[4] bu sesler insan kulağı tarafından algılanmaz. Ancak, sesli frekansların kullanıldığı durumlar da vardır.[5]

A Langevin horn type standing wave acoustic levitator at the Argonne National Laboratory

Sesi oluşturmak için çeşitli teknikler vardır, ancak en yaygın olanı, istenen frekanslarda yüksek genlikli çıktıları verimli bir şekilde üretebilen piezoelektrik dönüştürücülerin kullanılmasıdır.

Akustik levitasyon, endüstrideki mikroçiplerin ve diğer küçük, hassas nesnelerin(mikroçipler) herhangi bir kaba ihtiyaç duyulmadan havada işlenmesi için umut verici bir yöntemdir. Havada işleme, çok yüksek saflıkta malzemeler veya bir kapta gerçekleşemeyecek kadar titiz kimyasal reaksiyonlar gerektiren uygulamalar için de kullanılabilir.

Akustik levitasyonun kontrol edilmesi, elektromanyetik kaldırma gibi diğerlerinden daha zordur, ancak iletken olmayan malzemeleri havaya kaldırabilme avantajına sahiptir.

Başlangıçta akustik levitasyon nesneleri statik bir şekilde havalandırıyordu. Zamanla endüstrideki ihtiyaca cevap olarak akustik levitasyon statik kaldırmadan, havada asılı duran nesnelerin dinamik kontrolüne evrilmiştir. Günümüzde ilaç ve elektronik endüstrilerine kullanılmaktadır.

Havada asılı duran cisimlerin dinamik kontrolü ilk olarak, bir kareden yayılan ses yoğunluğunu yavaşça düşürürken diğer kareden gelen ses yoğunluğunu artırarak bir nesneyi bir kareden diğerine hareket ettiren, satranç tahtası benzeri bir dizi kare akustik yayıcıya sahip bir prototip ile "yokuştan aşağı" yönde olacak şekilde gerçekleştirildi.[6] Daha yakın zamanlarda, aşamalı transdüser kartlarının geliştirilmesi, aynı anda birden çok parçacık ve damlacığın daha gelişigüzel dinamik kontrolüne izin verdi.[7][8][9]

Son gelişmelerle birlikte, teknolojinin fiyatı önemli ölçüde düştü. "TinyLev", yaygın olarak bulunabilen, düşük maliyetli hazır bileşenler ve tek bir 3D basılmış çerçeve ile inşa edilebilen bir akustik kaldırıcılar yaygın hale geldi.[10][11]

Kaynakça

  1. ^ Andrade (1 Nisan 2018). "Review of Progress in Acoustic Levitation". Brazilian Journal of Physics (İngilizce). 48 (2): 190-213. doi:10.1007/s13538-017-0552-6. ISSN 1678-4448. 
  2. ^ Andrade (2020). "Acoustic levitation in mid-air: Recent advances, challenges, and future perspectives". Appl. Phys. Lett. AIP Publishing. 116 (25): 250501. doi:10.1063/5.0012660. ISSN 0003-6951. 
  3. ^ Bhushan, Bharat, (Ed.) (2014), "Acoustophoresis", Encyclopedia of Nanotechnology (İngilizce), Springer Netherlands, ss. 1-6, doi:10.1007/978-94-007-6178-0_423-2, ISBN 978-94-007-6178-0 
  4. ^ "Ultrasonic Levitation". 4 Kasım 2006. 4 Kasım 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Nisan 2020. 
  5. ^ WANG (30 Ocak 1974). "Acoustic chamber for weightless positioning". 12th Aerospace Sciences Meeting. Reston, Virginia: American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.1974-155. 
  6. ^ Foresti (30 Temmuz 2013). "Acoustophoretic contactless transport and handling of matter in air". Proceedings of the National Academy of Sciences (İngilizce). 110 (31): 12549-12554. doi:10.1073/pnas.1301860110. ISSN 0027-8424. PMC 3732964 $2. PMID 23858454. 
  7. ^ Marzo (2 Ocak 2019). "Holographic acoustic tweezers". Proceedings of the National Academy of Sciences (İngilizce). 116 (1): 84-89. doi:10.1073/pnas.1813047115. ISSN 0027-8424. PMC 6320506 $2. PMID 30559177. 
  8. ^ Marzo (27 Ekim 2015). "Holographic acoustic elements for manipulation of levitated objects". Nature Communications (İngilizce). 6 (1): 8661. doi:10.1038/ncomms9661. ISSN 2041-1723. PMC 4627579 $2. PMID 26505138. 
  9. ^ Andrade (1 Aralık 2018). "Automatic contactless injection, transportation, merging, and ejection of droplets with a multifocal point acoustic levitator". Review of Scientific Instruments. 89 (12): 125105. doi:10.1063/1.5063715. ISSN 0034-6748. PMID 30599572. 
  10. ^ "Acoustic Levitator: 25 Steps (with Pictures)". 1 Ocak 2018. 1 Ocak 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Nisan 2020. 
  11. ^ Marzo (1 Ağustos 2017). "TinyLev: A multi-emitter single-axis acoustic levitator". Review of Scientific Instruments. 88 (8): 085105. doi:10.1063/1.4989995. ISSN 0034-6748. PMID 28863691.