Valikko
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

      Hampurilaistesti: maistoimme juustohampurilaisia kuudesta helsinkiläisravintolasta – selkeä voittaja ja häviäjä löytyivät

    2. 2

      Happohyökkääjä vaanii nuoria naisia Berliinissä – uhreja ainakin kuusi

    3. 3

      Tuhansia suomalaisia ryöstettiin orjiksi, mutta sitä hädin tuskin muistetaan – moni kansa ei unohtaisi moista vääryyttä ikinä

    4. 4

      Turvapaikanhakijat eivät työllisty – etenkin Irakista ja Somaliasta tulevien työllisyys on hyvin heikko

    5. 5

      Trump on rakennellut itselleen ansoja – voiko niistä seurata jotain todella dramaattista?

    6. 6

      Alkoholiin, huumeisiin ja itsemurhiin liittyvät ”epätoivon kuolemat” tappavat USA:n valkoisia ennätystahtiin

    7. 7

      Trumpin hallinto alkoi julkaista viikoittaista listaa siirtolaisten rikoksista – arvostelijat vertaavat natsien listaan juutalaisista

    8. 8

      Leipäjonot venyneet Kelan tukiongelmien takia – satojen ihmisten jonossa liikkuvat huhut ja neuvot

    9. 9

      Aikuiset ihmiset ovat unohtaneet, ettei töykeyttä voi perustella millään

    10. 10

      Kristilliset piilottivat neljä ehdokasta vaalimainoksistaan Helsingissä: yksi kirjoitti ”matuvyörystä” ja juutalaisten tekemästä kansanmurhasta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tuhansia suomalaisia ryöstettiin orjiksi, mutta sitä hädin tuskin muistetaan – moni kansa ei unohtaisi moista vääryyttä ikinä

    2. 2

      Toni Kitin kova flunssa olikin aids – Nyt hän toivoo, että muut eivät uskoisi netin valesivuja

    3. 3

      Tohtori Tuulan ja tehdastyöntekijä Ritvan rakkaus oli monelle yllätys – ”Alemmassa sosiaaliluokassa ajatellaan, että herrat eivät pidä maailmaa käynnissä”

    4. 4

      Aikuiset ihmiset ovat unohtaneet, ettei töykeyttä voi perustella millään

    5. 5

      Telia luopuu roaming-maksuista – kuluttajille kotimaan hinnat kaikissa EU-maissa

    6. 6

      Jopa puolet liikunnan harrastajista treenaa liian lujaa, sanoo asiantuntija – Iltakävely voi usein olla hikilenkkiä parempi

    7. 7

      En halua olla sukupuoli­neutraali, haluan olla nainen – kotona pesen mielelläni mieheni pyykit

    8. 8

      Finnair perui koko kesän Miamin-lennot – mitä lentoyhtiössä oikein tapahtuu?

    9. 9

      Yle sai JSN:ltä langettavan päätöksen poliittiseen painostukseen taipumisesta

    10. 10

      Isis ilmoittautui Lontoon terrori-iskun tekijäksi

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tuhansia suomalaisia ryöstettiin orjiksi, mutta sitä hädin tuskin muistetaan – moni kansa ei unohtaisi moista vääryyttä ikinä

    2. 2

      Vanha hinnasto saattaa olla arvokkaampi kuin romaani eivätkä Myrna-kupit kiinnosta ketään – asiantuntijat kertovat, mitkä käytetyt tavarat nyt käyvät kaupaksi

    3. 3

      Lenkille lähtenyt helsinkiläisnainen huomasi itkevän autoilijan tien poskessa – kuljetti satamaan ja juoksi takaisin

    4. 4

      Jopa puolet liikunnan harrastajista treenaa liian lujaa, sanoo asiantuntija – Iltakävely voi usein olla hikilenkkiä parempi

    5. 5

      En halua olla sukupuoli­neutraali, haluan olla nainen – kotona pesen mielelläni mieheni pyykit

    6. 6

      Ottelun parhaaksi pelaajaksi valitun hyökkääjän tunteellinen emämoka: kiitti haastattelussa vaimoaan – ja tyttöystäväänsä

    7. 7

      Toni Kitin kova flunssa olikin aids – Nyt hän toivoo, että muut eivät uskoisi netin valesivuja

    8. 8

      Kela vaatii, että 6-vuotiaalle lapsenlapselle säästämäni rahat käytetään perheen elättämiseen

    9. 9

      Finnair perui koko kesän Miamin-lennot – mitä lentoyhtiössä oikein tapahtuu?

    10. 10

      Vanhuksia on jäänyt ilman ruokaa Helsingissä, eikä edes kaupunki tavoita uutta lähettiyritystä – lopulta kotihoito tilasi ruokaa Helvi Ukkola-Saariselle, 91

    11. Näytä lisää