La goccia che sconfigge la gravità grazie alle onde sonore: la levitazione acustica, l’evoluzione della cimatica

levitazione acustica di una goccia di liquido, che vince la forza di gravità e le onde sonore influenzano anche nella forma, che cambia armonicamente

In un articolo di qualche mese fa, vi parlavo del principio per cui le onde sonore, propagandosi nell’aria, influenzano la materia: è possibile rendere visibile questo fenomeno con dei semplici esperimenti che abbinano particelle di sabbia e suoni, e si tratta di una vera e propria scienza, chiamata cimatica.

Gli scienziati della Clemson University, si sono spinti oltre, rendendo tridimensionale l’esperienza della cimatica: come potete vedere in questo video un’onda stazionaria generata da altoparlanti opposti ad ultrasuoni è stata utilizzata per far levitare una goccia di liquido.

Chiamata “levitazione acustica”, questa tecnologia riesce a far vincere la forza di gravità alle gocce di liquido, ma il passo ulteriore nell’esperimento fa si che le onde sonore influenzino la forma delle gocce, che, levitando all’interno del un campo acustico, assumono in genere una forma sferoidale appiattita.

La forma della goccia è stata resa ancora più piatta incrementando la pressione acustica. Questa goccia appiattita è stata quindi sottoposta a differenti onde sonore (modificando forza e frequenza del campo acustico), in modo che entrasse in risonanza e iniziasse ad oscillare dando vita a forme differenti, le cosiddette “armoniche” quando la frequenza è di due, tre, quattro o più volte superiore alla velocità di vibrazione della goccia stessa.

Questa tecnologia sta avendo applicazioni in campi sia medici, che microbiologici. Ad esempio i metodi per sondare la struttura molecolare delle cellule viventi sono di fondamentale importanza per comprendere le interazioni farmacologiche e le influenze ambientali in questi complessi sistemi dinamici. L’accoppiamento di un dispositivo di levitazione acustica con un microspettrometro Raman (una tecnica che sfrutta la radiazione elettromagnetica per studiare la struttura dei composti chimici anche al di sotto di un miliardesimo di mm³), può essere utilizzata ad esempio per studiare cellule e molti altri tipi di materiale biologico senza alterarne forma, temperatura e metterli in contatto con liquid necessari all’analisi, come avviene con i metodi convenzionali. Un’applicazione è stata ad esempio quella di studiare i globuli rossi e rilevare le cellule affette da malaria.

Qui potete vedere l’incredibile video dell’esperimento, che apre anche una finestra nello spazio fantascientifico a tutti noi familiare: in molti hanno paragonato questo tipo di movimento a quello dei dischi volanti, ormai parte dell’immaginario comune.