물리적으로 소리는 매체를 통해 이동하는 압력일 뿐입니다. 그 압력을 올바르게 활용하면 실제로 소리만을 사용하여 물건을 밀 수 있습니다. 독특한 스핀을 제외하고는 버지니아 공과대학의 연구원들이 결정한 것이 바로 이것이었습니다. 그들은 고주파 음파를 사용하여 작은 물체를 잡고 조작하는 새로운 칩을 개발했습니다. 입자는 먼지 티끌 크기라고 생각하면 됩니다. 기본적으로 이들은 “보이지 않는 집게”처럼 행동합니다. 그 전에는 과학자들이 주로 IDT(Interdigital Transducer)에 의존했습니다. 문제는 IDT가 직선적이고 평평한 파동을 생성하는데, 이는 서투르다는 것입니다.
연구자들은 그 서투름을 평평한 손으로 탁구공을 집으려고 노력하는 것과 같다고 설명합니다. 물론 테이블 주위로 공을 밀어 넣을 수는 있지만 실제로 공을 잡거나 들어올릴 수는 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 팀에서는 PIM(Phased Interdigital Metamaterial)이라는 새로운 설정을 설계했습니다. 이와 동일한 종류의 재료는 스텔스 항공기가 적 레이더로부터 엔진을 숨기는 방법을 설명하는 데 사용됩니다.
PIM은 투박한 직선 대신 곡선 전극을 사용합니다. 이를 설명하는 가장 좋은 방법은 소리의 렌즈라고 할 수 있습니다. 곡면 유리 렌즈가 빛을 초점으로 구부리듯이, 이러한 곡선은 음파를 매우 정밀하게 구부립니다. 기본적으로 소리는 한 쌍의 눈에 보이지 않는 핀셋으로 변환됩니다. 연구자들은 이 핀셋을 사용하여 파도를 조종하고 에너지를 원하는 방향으로 정확하게 보낼 수 있습니다. 무엇보다도 이 모든 작업이 작은 칩에서 완전히 이루어지므로 중장비가 필요하지 않습니다. 자연에 대한 전체 연구 논문으로 가서 수학을 파헤칠 수 있지만 다른 모든 사람들에게는 이 것의 실제 사용 사례가 정말 흥미로울 것입니다.
기술이 중요한 이유
그렇다면 칩 주위의 먼지 얼룩을 움직이는 것이 왜 중요한가요? 글쎄, 잠재적인 응용 프로그램을 살펴보십시오. 핀셋은 신체 접촉 없이 섬세한 물건을 다룰 수 있기 때문에 의료용으로 적합합니다. 연구팀은 음파가 혈전을 제거하거나 페트리 접시에서 세포를 분류하는 비침습적 수술로 이어질 수 있다고 제안했습니다. 원심분리기의 작업을 효과적으로 수행하지만 규모는 훨씬 작습니다.
이 기술이 해낼 수 있는 또 다른 정말 멋진 트릭도 있습니다. 이는 소리의 “다이오드”와 같은 기능을 합니다. 전자제품에서 다이오드는 전기가 한 방향으로만 흐르도록 합니다. 마찬가지로, 이 새로운 설정은 음향 정보를 앞으로 전달하는 동시에 되돌아오려는 모든 것을 완전히 차단합니다. 이는 신호를 깨끗하게 유지하는 데 중요합니다. 그들이 이것을 테스트했을 때 결과는 부인할 수 없었습니다. 그들은 정밀한 패턴으로 미세한 구슬을 포착하고 작은 탄소 나노튜브를 정렬하는 데 성공했습니다. 이는 결코 쉬운 작업이 아닙니다. 고체 외에도 그들은 소용돌이치는 소용돌이를 만들어 액체를 극도로 정밀하게 혼합했습니다. 이는 기본적으로 과학자들에게 이전에는 경험하지 못했던 수준의 유체 제어 기능을 제공합니다.
이제 연구자에게 필요한 모든 것은 한 번에 여러 주파수를 처리하고 열 드리프트를 처리하는 방법을 알아내는 것입니다. 기본적으로 칩이 가열될 때 조정이 어긋나지 않도록 보장하는 것입니다. 그들은 또한 이 기술이 바이오센서와 반도체 냉각을 어떻게 개선할 수 있는지 탐구하고 있습니다. 칩이 실제로 광고된 대로 작동한다면, 결국에는 건강 산업을 영원히 변화시킨 기술 발명품 대열에 합류할 수 있을지 누가 알겠습니까?
