Tekenen met geluid via een plastic hologram

Via ultrageluid zijn microbolletjes gemanipuleerd om het Foto Max Planck Institute for Intelligent Systems

De vredesduif hierboven is getekend met ultrageluid, in twee stappen. Duitse onderzoekers aan het Max Planck-Instituut voor Intelligente Systemen in Stuttgart slaagden er eerst in om ultrageluid (frequentie 2 Megahertz) te richten tot een fijn lijnenpatroon met hulp van een holografische techniek (Nature, 21 september). Dat patroon gebruikten ze vervolgens om kleine siliconenbolletjes gericht bij elkaar te vegen, en zo de geluidspatronen zichtbaar te maken. De duif is daarvan een voorbeeld. Ze tekenden ook al cijfers.

De methode zou onder meer toegepast kunnen worden in de medische hoek, bijvoorbeeld om beeldvormingstechnieken te verbeteren.

De basis van de techniek is een stukje plastic van 5 bij 5 centimeter, wat de onderzoekers een ‘akoestisch hologram’ noemen. Dat hou je als een lens voor een ultrageluidsbron.

Het plastic heeft een specifiek, 3D-geprint diktepatroon. Geluid beweegt zich in het plastic sneller voort dan in water (het medium waarin de proeven gedaan worden). Een vlak front van geluidsgolven dat het plaatje aan de ene kant ingaat, komt er daardoor aan de andere kant weer uit met precies bepaalde vervorming. Metingen met ultrageluidsmicrofoons lieten zien dat de resolutie van het geprojeceerde geluidspatroon rond een millimeter lag.

De onderzoekers kwamen op de techniek doordat ze zochten naar een mogelijkheid om met ultrageluid siliconenbolletjes van enkele tientallen micrometers doorsnee te manipuleren. Zulke bolletjes worden in water aangetrokken door intens ultrageluid.

Normaal gesproken zou je voor het uittekenen van een gedetailleerd golvenpatroon honderden ultrageluidsbronnen moeten richten en precies aansturen. Maar Melde en collega’s leenden het idee van een hologram uit de optica, om het patroon op eenvoudiger manier aan geluidsgolven op te leggen.

Naast eenvoudig is het akoestische hologram ook goedkoop. Eerste auteur Kai Melde, aan de telefoon: „Nadat we de 3D-printer gekocht hadden, kostte het hologram maar een paar cent.”