独自のソニックトラクタービームを3Dプリントできるようになりました

2015年、研究者らは初めて単一方向の音波トラクタービームを作成し、（音響）波を起こした。現在、同じ科学者らがこの発明の設計を開発し、3Dプリンターを持つ誰もが独自のポータブルトラクタービームを作れるように簡素化した。

これまで科学者たちは音波を使って小さな物体を押したり引いたりしてきました。しかし、そのためには複数の方向から音を発射する装置が必要でした。そして、1年ちょっと前に、ブリストル大学とサセックス大学の物理学者が、単一の音波ビームを使用する初のソニック トラクター ビームを実証する記事をNatureに発表しました。この新しい装置は、複数のビーム間の相互作用に頼るのではなく、複雑な電子アレイを使用して音波の形状と物体捕捉能力を操作しました。小さなビーズやハエさえも捕捉できました。

残念ながら、この電子アレイのせいで、元の設計は一般の DIY 愛好家が作るには高価で複雑すぎた。そこで、現在ブリストル大学の研究助手を務めるこの研究の主執筆者アシエル・マルゾ氏は、愛好家が自分で作れるようにこの装置を改良した。まず、設計を変更して電子部品をなくした。電子部品で音波を変調する代わりに、この新しい装置は独自の物理的構造を採用している。

「メタマテリアルと呼ばれるものを使って単純な波を変調することができます。メタマテリアルは基本的に、長さの異なるチューブがたくさん付いた物質です」とマルゾ氏はプレスリリースで述べた。「音はこれらのチューブを通過し、メタマテリアルから出るときに正しい位相になり、トラクタービームを作成します。」

理想的な形状のチューブを作るために、マルゾ氏と彼のチームは 3D プリントに頼りました。これは課題でした。家庭で趣味としてメタマテリアルを複製するには、解像度があまり高くない市販の 3D プリンターで、チューブをあまり細かく作ることはできませんでした。しかし、音波の形状を適切に変更できなければなりませんでした。

研究者たちは、要件をすべて満たすメタマテリアルを開発すると、Arduino の頭脳でデバイスに電力を供給しました。設計が完了すると、彼らはその研究をオープンアクセス論文として、Applied Physics Letters誌に発表しました。読者が研究を再現できるように、研究者たちは上記のビデオで手順を順を追って説明し、材料リスト、デジタルファイルへのリンク、さらに詳しい情報を Instructable で提供しました。

手持ち式トラクター ビームは楽しそうに見えますが、科学的な用途もあります。浮遊物体は微小重力下の物体と似た動作をします。そのため、Marzo 氏のようなトラクター ビームで細胞、微生物、さらには胎児を浮かべると、これらの小さな物体が宇宙でどのように動作するかを予測するのに役立ちます。メーカー コミュニティがポータブル トラクター ビームを改良するにつれて、科学的な発見がもたらされるかもしれませんし、より大きな物体を制御するために設計を微調整する可能性もあります。お楽しみに。そして、浮遊を楽しんでください。