Zweven en botsen op ultrageluid

Een zwevend waterdruppeltje (rechts op de foto linksboven) botst met natrium en reageert explosief (foto linksonder) tot NaOH (foto rechtsonder). Foto’s ETH

Ruimtelabs worden steeds minder nodig. In Zürich laten onderzoekers druppels, brokjes en kleine celcompartimenten al zwevend op elkaar botsen en met elkaar reageren. Op geluidsdruk.

Dat zwevend botsen lukte vroeger alleen onder microzwaartekrachtomstandigheden – bijvoorbeeld in een raket of ruimtelab, claimen de onderzoekers van de Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) in Zürich. Hun artikel is gisteren online gepubliceerd in de early online editie van de PNAS.

De onderzoekers bouwden levitatieplateaus van een twintigtal kleine platte luidsprekertjes. Ieder ruim een vierkante centimeter groot – het zijn piëzoelektrische elementjes. Een wisselstroom met de frequentie van ultrageluid laat het vierkante oppervlak razendsnel op en neer trillen. Een paar millimeter boven het plateau zit een reflector. De elementen produceren genoeg geluidsdruk (opwaartse druk) om druppels tot een volume van een honderdste milliliter te laten zweven.

Door het geluid in naburige tegeltjes harder of zachter te zetten konden de onderzoekers de zwevende materie over het plateau transporteren en laten botsen. Bij het brokje natrium en de waterdruppel die op de foto’s hierboven botsen reageert het onedele metaal heftig met water, tot natriumhydroxide en waterstof. Ze brachten ook zwevend DNA in cellen binnen, losten zwevende oploskoffie op en lieten leviterende tandenstokers roteren.