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Piéger et manipuler un objet sans contact avec un faisceau acoustique

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Piéger et manipuler un objet sans contact avec un faisceau acoustique

En sculptant le front d’onde d’un faisceau ultrasonore, des physiciens ont réalisé la première pince acoustique et l’ont utilisée pour piéger et manipuler un objet élastique de taille submillimétrique.

 

Une onde sonore suffisamment intense peut soulever des particules solides ou fluides, voire même des organismes vivants et des petits animaux, de taille centimétrique. Cette opération nécessite un réseau tridimensionnel de maxima et minima d’intensité acoustique à l’aide de l’onde stationnaire produite par un système de plusieurs émetteurs et de réflecteurs.

 

L’avantage de cette lévitation en réseau, qui agit en même temps sur un grand nombre de particules, est aussi sa principale limitation. Il s’avère impossible de manipuler les particules une à une comme le font si bien les pinces optiques dont les faisceaux laser focalisés permettent à des objets individuels de taille micrométrique de léviter. C’est pourtant ce que viennent de réaliser des physiciens de l’Institut des Nanosciences de Paris (CNRS/UPMC) et de l’Institut Jean le Rond d’Alembert (UPMC/CNRS) en réalisant la première « pince acoustique ». Ils ont piégé et manipulé une bille de polystyrène d’une centaine de micromètres de diamètre avec un unique faisceau ultrasonore progressif et focalisé. La zone focale de ce faisceau d’un volume d’environ un millimètre cube agit comme un piège tridimensionnel capable d’attirer des objets situés à proximité en exerçant une force jusqu’à un million de fois plus grande qu’un laser pour une puissance incidente comparable. Ce travail est publié dans la revue Physical Review Letters.

 

Source CNRS/INP.

 

Schéma de la « pince acoustique » à faisceau ultrasonore unique. 120 transducteurs piézoélectriques disposés sur un plan d’émission génèrent un vortex acoustique. Ces faisceaux particuliers créent une zone sur l’axe de propagation où l’amplitude de la pression acoustique est nulle. Les chercheurs ont démontré qu’une particule élastique située à proximité de ce « coeur de silence » est attirée par une force acoustique tri-dimensionnelle. © APS/Alan Stonebraker

Pour en savoir plus :

Institut des Nanosciences de Paris (INSP, CNRS/UPMC)Nouvelle fenêtre

Institut Jean Le Rond d’Alembert (IJLRA, CNRS/UPMC/Ministère culture et communication)Nouvelle fenêtre

 

Observation of a single-beam gradient force acoustical trap for elastic particules : acoustic tweezersNouvelle fenêtre. D. Baresch, J.-L. Thomas et R. Marchiano. Physical Review Letters, le 11 janvier 2016.



03/05/16