Scienza

Il raggio traente di Star Trek diventa realtà (ma solo per piccoli oggetti)

L’invenzione, a opera di un team di ricercatori delle Università di Bristol e Sussex, sfrutta le onde sonore per spostare e sollevare oggetti. In futuro potrebbe avere applicazioni rivoluzionarie, soprattutto in campo medico.

Ricordate il capitano Kirk e il primo ufficiale vulcaniano Spock? Gli appassionati del celebre telefilm Star Trek sanno sicuramente di cosa stiamo parlando. Bene, a quasi cinquant’anni di distanza dalla messa in onda della celebre serie di fantascienza, una delle più geniali e affascinanti tecnologie ipotizzate dagli autori di Star Trek fa il suo ingresso nel mondo reale.

Si tratta del raggio traente, un fascio di luce che, nella finzione, permetteva alla famigerata nave stellare Enterprise di attrarre oggetti, asteroidi, satelliti e anche astronavi. Nei laboratori delle Università britanniche di Bristol e del Sussex, infatti, sono recentemente riusciti a mettere a punto una versione funzionante di questo avveniristico dispositivo.

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Il team di fisici e ingegneri, che ha lavorato in collaborazione con la società Ultrahaptics, ha pubblicato i risultati del proprio studio su Nature Communications. La loro tecnologia, già sperimentata con successo su oggetti macroscopici, cioè visibili a occhio nudo, si basa su ologrammi di onde ultrasoniche ad alta intensità.

Fantascienza o realtà?

Questo fantascientifico dispositivo è capace di afferrare, sollevare e muovere piccoli oggetti. Ma mentre in Star Trek l’equipaggio dell’Enterprise utilizzava un fascio concentrato di gravitoni per catturare e spostare satelliti e astronavi, i ricercatori si sono serviti del suono per generare un ologramma acustico in grado di muovere piccoli oggetti.

In pratica un oggetto, circondato da campi di onde sonore, può essere tenuto sospeso, sconfiggendo così per alcuni istanti la gravità. «Sapevamo che le onde sonore possono avere effetti fisici», spiega Bruce Drinkwater, docente dell’università di Bristol «ma qui abbiamo imparato a controllare il suono a un livello mai raggiunto prima». I ricercatori hanno utilizzato una serie di altoparlanti ultrasonici in miniatura per creare le onde sonore ad alta intensità e generare un campo di forza.

(Foto: Asier Marzo, Bruce Drinkwater and Sriram Subramanian)

Manipolare oggetti con il suono

Il concetto alla base del raggio traente creato dai ricercatori britannici sfrutta dunque le vibrazioni che si propagano nell’aria per spingere e manipolare un piccolo oggetto. Attraverso le giuste combinazioni poi, è possibile muoverne anche due, di massimo un millimetro, fino a farli toccare: e poi ruotarli, attrarli o tenerli sospesi in aria. Un traguardo che per Asier Marzo, studente e primo autore dello studio, è il risultato di un grande lavoro di squadra.

É stata un’esperienza incredibile vedere per la prima volta un oggetto afferrato dal raggio traente

La tecnica messa a punto dagli scienziati britannici consente di creare una varietà di forme con il suono. Concentrando il suono in punti diversi infatti, i ricercatori sono riusciti a plasmarlo, creando “gabbie” sonore 3D  a forma di dita o di una pinzetta, in grado anche di afferrare, muovere o ruotare piccole biglie di polistirene – un polimero molto leggero – di 3 mm di diametro. Certo, il primo raggio traente a ultrasuoni comandabile da 30-40 cm di distanza non sarà in grado di catturare le astronavi nemiche – anche perché le onde acustiche non si propagano nel vuoto – ma questa è una tecnica che potrebbe avere, in futuro, applicazioni rivoluzionarie.

(Foto: Asier Marzo, Bruce Drinkwater and Sriram Subramanian)

Onde sonore all’interno del nostro corpo

«Con il nostro strumento manipoliamo oggetti a mezz’aria e apparentemente vinciamo la gravità», sottolinea Sriram Subramanian, docente di informatica dell’università del Sussex e cofondatore di Ultrahaptics. «Lo facciamo controllando dozzine di casse che ci permettono di generare un ologramma acustico che può manipolare diversi oggetto in tempo reale e senza toccarli». Nei prossimi anni, questo processo potrebbe essere di cruciale importanza in molti settori dove è fondamentale non contaminare gli oggetti.

(Foto: Asier Marzo, Bruce Drinkwater and Sriram Subramanian)

In chimica, ad esempio, dove potrebbe essere utilizzato per combinare molecole purissime. Ma potrebbe essere impiegato anche nel trasporto di sostanze pericolose da maneggiare. Oppure per importanti applicazioni in campo medico. Una versione miniaturizzata, un giorno, potrà guidare farmaci o microstrumenti chirurgici all’interno del corpo umano in maniera perfettamente controllata. Potrà essere usata per rompere cisti o calcoli e, infine, gli scienziati arrivano addirittura a ipotizzare la possibilità di manipolare le singole cellule, per esempio separando quelle malate da quelle sane in interventi non invasivi.

@antcar83

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