Tiede

Sävelet siirsivät esineitä Aalto-yliopiston kokeessa

Aalto-yliopiston tutkijat hallitsivat sävelillä esimerkiksi metallinpalasia. Äänillä voisi ehkä yhdistellä nestepisaroita laboratorioissa tai liikutella mikrolaitteiden pieniä osasia.

Musiikki liikuttaa ihmistä, mutta sävelet pystyvät liikuttelemaan myös esineitä. Ainakin pieniä esineitä, osoittivat Aalto-yliopiston tutkijat.

He liikuttelivat vesipisaroita, kasvien siemeninä ja metallikappaleita värähtelevällä levyllä eri äänien avulla. He saivat ohjatuksi esineet levyllä vieläpä haluamiinsa suuntiin.

Menetelmällä voisi olla käyttöä esimerkiksi elektroniikkateollisuudessa ja laboratorioissa, joissa pitää liikutella ja yhdistellä pieniä osasia ja pisaroita, tutkijat uskovat.

Koe voi kuulostaa oudolta, mutta tulos on merkittävä. Tähän asti tutkijat ovat ajatelleet, että värähtelevällä levyllä olevat esineet liikkuvat pitkälti sattumanvaraisesti. Nyt niitä voikin ohjata.

”Sovelluskohteita voisivat olla mikroelekroniikkasirujen liikuttelu ja lajittelu, lääkepartikkeleiden syöttö farmaseuttisiin sovelluksiin sekä pienten nestemäärien käsittely laboratoriosiruissa”, tutkija Quan Zhou sanoo. Zhou on apulaisprofessorina Aalto-yliopistossa sähkötekniikan ja automaation laitoksella.

Temppua on tutkittu kauan. Jo 1700-luvun lopulla saksalainen fyysikko ja muusikko Ernst Chladni liikutteli hiekkaa värähtelevällä levyllä.

Chladni huomasi, että kun levy värähteli jollakin taajuudella, hiekka asettui lopulta taajuuden määrittämiin kohtiin viivoiksi. Niitä alettiin sanoa solmuviivoiksi. Esimerkiksi kitaran kanteen syntyy solmuviivoja eri taajuuksilla. Solmuviivat syntyvät kohtiin, joissa värähtely on vähäisintä.

Tähän asti on ajateltu, että esineet liikkuvat levyllä sattumanvaraisesti, kunnes ne saavuttavat solmuviivat.

”Näytimme, että liike on ennustettavaa myös solmuviivojen ulkopuolella. Kun esineiden ei tarvitse olla solmuviivalla, voimme paljon vapaammin hallita liikettä”, Zhou sanoo.

Kolmen vuoden tutkimuksen jälkeen Aallon tutkijat pystyivät hallitsemaan äänillä samaan aikaan jopa kuutta esinettä, vaikka he käyttivät vain yhtä äänilähdettä. Se oli Zhoun mukaan maailmanennätys siinä, kuinka monta itsenäistä liikettä voidaan hallita yhden äänilähteen avulla.

Tutkimukseen osallistuneen Veikko Sariolan mukaan se on ”akustiikan ja robotiikan välimaastossa”. Sariola on nykyisin apulaisprofessorina Tampereen teknillisessä yliopistossa.

Zhoun ryhmä laittoi esineet piilevylle, jonka koko oli viisi kertaa viisi senttimetriä. Levyn alla oli värähtelevä kide, joka sai levyn värähtelemään. Esineitä kuten metallinpalasia kuvattiin videokameralla, joka oli yhdistetty tietokoneeseen. Tietokone rekisteröi esineiden sijainnin.

”Sitten soitettiin ääniä, jotka saattoi kuulla”, Sariola kuvailee.

Jokaista ääntä vastasi jokin värähtelykuvio levyllä. Kuvion suunta määräsi, mihin suuntaan esine seuraavaksi etenisi. Tietokone valitsi äänen sen mukaan, mikä äänistä liikuttaa esineitä todennäköisimmin haluttuun suuntaan. Tällä tavalla tutkijat pystyivät ohjaamaan esineitä.

Rajana esineiden liikuttelulle voi olla niiden koko. Kokeessa oli hyvin pieniä esineitä.

”Minkä tahansa liikuttaminen vaatii energiaa, ja värähtely tai äänenpaine ei siirrä energiaa kovinkaan paljon. Siksi esineet olivat pieniä. Toisaalta äänet ja värähtelyt ovat aaltoja. Ehkä voisimme liikutella kelluvia esineitä aaltojen avulla”, Zhou pohtii.

Miten mahtaisivat esineet liikkua, jos niille soitettaisiin ihan musiikkia?

”Pohdimme juuri, saisimmeko musiikkia soittamalla esineet tanssimaan rytmissä. Jos onnistumme, se voisi olla mielenkiintoinen tiede-esitys”, Zhou toteaa.

Tutkimus julkaistiin tiedelehdessä Nature Communications.

    Seuraa uutisia tästä aiheesta

  • Tiede

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Poika harrasti seksiä kehitysvammaisen tytön kanssa – oikeus hylkäsi syytteen törkeästä raiskauksesta, koska oli epäselvää, miten tyttö kieltäytyi

    2. 2

      Helsinkiläinen yökerho myöntää: vain suomalaiset henkilöpaperit kelpaavat – Lady Moon käännytti meksikolaisen ovelta ”koska tämä on Suomi”

    3. 3

      23-vuotiaalla Jami Särkisellä on kaksi tyttöystävää ja hän nauttii siitä niin, ettei yksiavioisuuteen ole paluuta – Polyamoria eli monisuhteisuus yleistyy

    4. 4

      Venäjä vastaa Yhdysvaltain uusiin pakotteisiin: karkottaa diplomaatteja ja sulkee amerikkalaisten loman­viettopaikan

    5. 5

      Helsingissä liftataan nyt ilman autoa kulkevien ohikulkijoiden matkaan – Näin toimii suomalaiskaverusten kehittelemä Urban Hitchhiking

    6. 6

      Festareiden silmiinpistävät: Hippi-Arto, 65, joka tanssii, vaikka ystävät ovat kuolleet huumeisiin

    7. 7

      Junaid Khan, 15, puukotettiin kuoliaaksi, koska hän syö lihaa – ”pihvilynkkaukset” ovat kesän kuumin puheenaihe Intiassa

    8. 8

      Suomalaislapsilta vaaditaan liikaa itsenäisyyttä – Ranskassa pikku koululaisten ei tarvitse viettää iltapäiviään yksin

    9. 9

      Trumpin uuden viestintäjohtajan alatyylinen vuodatus vei Valkoisen talon sisäiset riidat uudelle tasolle – haukkui kansliapäällikköä ”skitsoksi” ja uhkasi erottaa kaikki alaisensa

    10. 10

      ”Lapsena silvottu nainen ei välttämättä tiedä, miltä sukuelimien tulisi näyttää” – Britanniassa silpomisesta saa kovan rangaistuksen, Suomessa ei ole edes silpomista koskevaa lakia

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Professori Markku Kivinen: Putin lähetti lehdistötilaisuudessa piiloviestin Suomelle

    2. 2

      23-vuotiaalla Jami Särkisellä on kaksi tyttöystävää ja hän nauttii siitä niin, ettei yksiavioisuuteen ole paluuta – Polyamoria eli monisuhteisuus yleistyy

    3. 3

      Helsinkiläinen yökerho myöntää: vain suomalaiset henkilöpaperit kelpaavat – Lady Moon käännytti meksikolaisen ovelta ”koska tämä on Suomi”

    4. 4

      Treffailussa on edelleen yksi kammottavan vanhanaikainen piirre: Deiteillä nainen odottaa miehen hoitavan kaiken

    5. 5

      Olen nähnyt miehiä tyydyttämässä itseään metron penkillä ja uimahalleissa – ei ole Sompasaunan vika, jos lauteilla irstaillaan

    6. 6

      Putin arvosteli USA:ta Punkaharjulla: ”On mahdotonta sietää loputtomiin häikäilemättömyyttä maatamme kohtaan” – Niinistö sanoi vastaan venäläistoimittajalle

    7. 7

      Seksuaaliseen häirintään törmää Helsingissä kaikkialla

    8. 8

      Niinistö ja Putin kävivät oopperassa Putinin Suomen-vierailun päätteeksi – faniseurue kiljahteli ja heilutti Venäjän lippua, kun he näkivät vilauksen Putinista katsomossa

    9. 9

      Presidentti Niinistö esitti onnistuneesti jäyhää länsisuomalaista äijää – samalla hän viestitti Putinille, että Suomi kuuluu länteen

    10. 10

      Yhdysvaltain senaatti kaatoi yhdellä äänellä Obamacaren ”laihan kumouksen” – McCain taas ratkaisijoiden joukossa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Pikkupojat surmasivat 4-vuotiaan leikkitoverinsa, väitti Ruotsin poliisi vuonna 1998 – ”Tapaus Kevinin” esitutkinta-aineisto tuli vihdoin julki, ja lähes kaikki siinä viittaa veljesten syyttömyyteen

    2. 2

      23-vuotiaalla Jami Särkisellä on kaksi tyttöystävää ja hän nauttii siitä niin, ettei yksiavioisuuteen ole paluuta – Polyamoria eli monisuhteisuus yleistyy

    3. 3

      Lilli Pukka, 28, on ollut ilman parisuhdetta 10 vuotta ja järjestää ”mää-juhlat” juhlistaakseen sitä – tyytyväiset sinkut voidaan kuitenkin kokea itsekkäinä tai jopa uhkana, sanoo asiantuntija

    4. 4

      Sompasaunassa on ahdasta, alastonta ja aitoa – ”Helsinki on paljon siistimpi kuin Tukholma”

    5. 5

      Ruokatoimittaja ja viestintäyrittäjä Elina Jyväs kuoli 40-vuotiaana

    6. 6

      Lappiin matkalla oleva kaupunkifillari hämmensi Hämeenlinnassa – ”Mies otti valokuvia ja uhkasi lähettää ne poliisille”

    7. 7

      Mies tyydytti itseään sekasaunassa, toinen kommentoi naisten vartaloita – seksuaalinen häirintä varjostaa Sompasaunaa

    8. 8

      ”Naamat” on kuin tuhannen ihmisen kotibileet – Tältä näyttää festivaalilla, joka suututti Sami Hedbergin managerin ja jonka liput myytiin loppuun ennen kuin esiintyjiä oli edes julkistettu

    9. 9

      Jos alamme tuomita toisiamme kuvottavien mutta yksityisiksi tarkoitettujen sanomisten vuoksi, olemme matkalla takaisin keskiajalle

    10. 10

      Professori Markku Kivinen: Putin lähetti lehdistötilaisuudessa piiloviestin Suomelle

    11. Näytä lisää