Auf dem Bild ist der Weg zu sehen, den sich ein Objekt, angetrieben durch Schall, auf einer Platte bewegt hat.

Schallquelle lenkt mehrere Objekte

Bereits 1878 entdeckte der Physiker Ernst Chladni, dass sich Objekte auf einer gleichmäßig vibrierenden Platte zu bestimmten Positionen bewegen. Diesen Effekt haben sich Forscher nun zunutze gemacht. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, gelang es ihnen, mehrere Objekte unabhängig voneinander mit einer einzigen Schallquelle gezielt zu steuern.

Wird eine gleichmäßig vibrierende Platte mit Sand bestreut, formen die Sandkörner nach kurzer Zeit ein linienförmiges Muster. Wo sich die sogenannten Knotenlinien ausbilden, hängt von der Frequenz der Schwingung ab. Auch ein einzelnes Teilchen bewegt sich auf einer vibrierenden Platte zu diesen Knotenlinien hin. Bislang galt der Weg, auf dem es dorthin gelangt, jedoch als zufällig. „Wir haben gezeigt, dass die Bewegung zu den Knotenlinien berechenbar ist“, sagt Quan Zhou von der Aalto-Universität in Finnland. Dadurch lassen sich Objekte gezielt durch Vibration lenken.

Ein Objekt bewegt sich auf der mit Schall zum virbrieren gebrachten Platte.Schallsteuerung von verschiedenen Objekten
Schallsteuerung von verschiedenen Objekten

„Es ist uns gelungen, mit einer einzigen Schallquelle bis zu sechs verschiedene Objekte gleichzeitig und unabhängig voneinander zu kontrollieren“, so Zhou. Dafür werden zunächst die Ausgangspositionen mit einer Kamera erfasst und dann von einem Computer berechnet, welcher Ton die Objekte in die gewünschte Richtung befördert. Damit sich alle Gegenstände entlang der gewünschten Bahn bewegen, muss die Richtung allerdings mehrfach korrigiert werden. Dazu werden die Positionen jeweils erneut ermittelt und berechnet, welche Tonfrequenz für den nächsten Abschnitt notwendig ist. Für jeden Testlauf ergibt sich dadurch eine bestimmte Tonabfolge beziehungsweise Melodie.

Diese Methode testeten die Forscher erfolgreich an vielen unterschiedlichen Objekten wie etwa Metallkugeln, Wassertropfen und Pflanzensamen. Daher eigne sich das Verfahren, um kleine Gegenstände zu transportieren oder zu sortieren. So könnten beispielsweise Partikel, die medizinische Wirkstoffe enthalten, gezielt gemischt werden, um Medikamente herzustellen.