Lorsqu'un ventilateur souffle de l'air dans une pièce, le flux d'air ralentit généralement et s'étale. Maintenant dans une nouvelle étude, les scientifiques ont démontré le contraire :un flux d'air créé par un réseau d'ultrasons soigneusement contrôlé peut conserver sa forme étroite et accélérer lorsqu'il s'éloigne de la source. Les chercheurs expliquent que c'est comme si le flux d'air était poussé par une séquence de ventilateurs invisibles flottant dans les airs. Ils s'attendent à ce que le flux d'air en accélération puisse avoir des applications sans précédent, comme la capacité d'effectuer et de contrôler des réactions chimiques dans les airs.

Les physiciens, Keisuke Hasegawa et al., de l'Université de Tokyo, RIKEN, et l'Université de Nanzan, ont publié un article sur le orientable, courants d'air entraînés par ultrasons dans un récent numéro de Lettres de physique appliquée .

Comme l'expliquent les chercheurs, des faisceaux acoustiques auto-accélérants ont été démontrés plusieurs fois auparavant dans l'eau et dans l'air. Un aspect important de la nouvelle étude est que les faisceaux peuvent être contrôlés, marquant la première démonstration d'un faisceau macroscopique auto-accélérant orientable électroniquement dans l'espace libre.

Les chercheurs ont utilisé un type de faisceau appelé faisceau de Bessel, qui a la propriété inhabituelle de ne pas s'étaler en se propageant, mais plutôt en maintenant un étroit, forme étroitement focalisée. Les scientifiques ont généré ces faisceaux à l'aide d'un réseau phasé d'environ 1 000 transducteurs à ultrasons. Chaque transducteur convertit un signal électrique en une onde ultrasonore, et le réglage des fronts d'onde de ces ondes émises contrôle la direction du flux d'air. Le champ ultrasonore produit également de l'énergie cinétique, qui accélère le flux d'air lorsqu'il se propage vers l'avant. Dans les expériences, les chercheurs ont démontré que le point avec la vitesse la plus élevée peut être situé à un pied ou plus de la source sonore.

L'une des caractéristiques les plus intéressantes du faisceau est qu'il n'est pas nécessaire d'incliner le réseau d'ultrasons pour contrôler la direction du faisceau. Au lieu, le faisceau est orientable électroniquement en accordant les fronts d'onde, qui forme un faisceau incliné sans incliner le réseau. Les chercheurs ont également montré que le flux d'air est suffisamment puissant pour être ressenti par la main et pour guider la vapeur d'eau dans la direction souhaitée.

Les scientifiques s'attendent à ce que la capacité de générer un flux d'air avec ces propriétés uniques conduira à de nouvelles applications, comme effectuer des réactions chimiques dans l'air, prélèvement d'une concentration de gaz, et en études d'éthologie, comme étudier comment les animaux réagissent aux phéromones dans l'air.

"Les animaux réagissent aux substances physiologiques de l'air telles que les phéromones, " a dit Hasegawa Phys.org . "Nous nous attendons à ce que de telles substances puissent être transmises aux animaux cibles et observer leur réaction. Notre méthode n'a pas besoin de restreindre leurs mouvements ni de les obliger à porter des instruments spécifiques. Cela offrirait donc une opportunité d'observer la réaction naturelle des animaux."

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'explorer davantage les méthodes de contrôle du flux d'air.

"Actuellement, nous prévoyons de créer des flux plus préférables pour le transport de substances en suspension dans l'air, " a dit Hasegawa. " Par exemple, les flux de courant entraînent des turbulences, ce qui détériore la localisation spatiale des substances véhiculées. Nous pensons qu'il est possible de rendre le flux plus similaire à un flux laminaire en concevant le champ ultrasonore de manière raffinée."

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