Treo lơ lửng nhờ sóng âm

Nhờ ứng dụng hiện tượng sóng dừng âm thanh, các nhà khoa học có thể treo lơ lửng các giọt thuốc trong không trung (Ảnh của Dan Harris/Argonne National Laboratory).

Hãy nhìn vào bức ảnh (và video clip dưới đây), bạn sẽ thấy các giọt chất lỏng thật sự đang lơ lửng trong không trung. Đây là bức ảnh thật chứ không phải kỹ xảo, cũng không nhờ một không gian vi trọng lực nào cả. Thế nhưng các nhà vật lý thật sự đã phải tốn rất nhiều công sức để có được điều này: trạng thái treo lơ lửng nhờ sóng âm, cho phép giữ các giọt chất lỏng lơ lửng trong không trung. Đây là một thành tựu mới của các nhà khoa học tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Argonne, Hoa Kỳ.

Thiết bị để tạo ra trạng thái treo lơ lửng này gồm hai “loa” phát âm nhỏ bố trí theo chiều thẳng đứng, và hướng vào nhau. Cả hai cùng phát ra sóng siêu âm, loại sóng âm có tần số cao hơn ngưỡng nghe của con người, có tần số 22 kHz. Hai sóng siêu âm này sẽ giao thoa với nhau theo chiều thẳng đứng và tạo ra hiện tượng sóng đứng (standing wave) trong cột không khí. Ta có thể nhớ lại hiện tượng này, tại các nút, hai sóng có pha ngược nhau và sẽ bị triệt tiêu, không có sự dao động của không khí; còn tại các bụng sóng, hai sóng đồng pha nhau và tạo ra sự dao động mạnh nhất. Như vậy, nếu một vật nhỏ (trong trường hợp này là các giọt chất lỏng) được đặt tại các nút sóng, sẽ không có các quá trình truyền năng lượng và áp suất sóng âm tại vị trí này sẽ cân bằng với trọng lực. Khi giọt chất lỏng có bị lệch ra khỏi vị trí khác, biên độ sóng lớn sẽ đẩy nó trở lại đúng vị trí đó, và tạo nên một sự treo cân bằng bền tại nút sóng.

Sở dĩ các nhà khoa học tại PTN Quốc gia Argonne phát triển thành tựu này vì họ hướng đến một phương pháp phát triển thuốc không bình chứa. Khi chiết suất các dược liệu từ các dung dịch trong bình chứa, các hóa chất thường có xu hướng bị kết tinh. Nếu không bị tiếp xúc trong bình chứa, rất nhiều thuốc sẽ được giữ nguyên ở trạng thái vô định hình và có thể cho phép cơ thể hấp thụ một cách hiệu quả hơn, có nghĩa là giảm bớt liều lượng để có thể điều trị. Thí nghiệm này hoàn toàn không chứa những phát kiến vật lý mới, nhưng lại có ý nghĩa lớn cho các ứng dụng trong y – dược, đồng thời cũng là một biểu diễn rất cơ bản về sóng âm.

(Theo Newscientist & Argonne National Laboratory)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s