Un prototipo a ultrasuoni guida un liquido nell'aria

L'acqua scorre orizzontalmente nell'aria, un sottile filo che non tocca nulla. A cinque centimetri di distanza, un cilindro rivestito da centinaia di minuscoli altoparlanti lo circonda, e non esce alcun suono. All'Università di Helsinki, i 256 piccoli altoparlanti emettono ultrasuoni, cioè suoni al di sopra della soglia dell'udito umano, a circa 40 kilohertz, e queste onde mantengono il flusso al suo posto. «Tra tutti gli allestimenti sperimentali che ho visto, direi che questo è la cosa più vicina alla magia», afferma Ari Salmi, professore di elettronica, che ha guidato lo sviluppo. Non è magia, ma il risultato di una lunga serie di ricerche sugli ultrasuoni condotte nel Laboratorio di ricerca in elettronica dell'ateneo. I risultati sono pubblicati su PNAS.

L'idea nasce da un problema di pulizia. Quattro anni fa, il team stava costruendo un dispositivo che puliva l'interno delle tubazioni con gli ultrasuoni. Durante il pranzo, Salmi e un collega hanno concordato che sarebbe stato utile se una tubazione non avesse superfici a cui lo sporco potesse attaccarsi. Durante una passeggiata serale con il suo cane, Salmi è arrivato alla risposta: dare alle pareti di un tubo la forma del suono. Arrivarci è stata un'altra faccenda. Il team ha dovuto trovare, per tentativi ed errori, il modo di pilotare gli altoparlanti in modo da formare un tubo, lavorando con colleghi dell'Università Pubblica di Navarra e dell'Università del Michigan.

Ciò che il tubo può trasportare va oltre i liquidi. Il team descrive lo spostamento di polveri, nebbia e liquidi, e la guida di una scarica elettrica lungo un percorso scelto. La direzione può essere cambiata al volo, per esempio quando un liquido deve essere inviato in una nuova destinazione, e il liquido può essere erogato con precisione goccia a goccia. «Modificando il modo in cui vengono controllati gli altoparlanti, possiamo rimodellare e far girare il tubo secondo le necessità», spiega il ricercatore post-dottorato Dmitry Nikolaev, che ha guidato il progetto. Ogni sostanza richiede una configurazione propria: «Trasportare una sostanza solida, per esempio, richiede una configurazione del campo diversa dal trasporto di un liquido o di un gas».

Il prototipo è piccolo. La sua sezione di lavoro è lunga 8 centimetri e assorbe circa 50 watt, più o meno quanto consuma una vecchia lampadina a incandescenza. Secondo Nikolaev, moduli simili potrebbero essere facilmente collegati in fila per costruire un tubo di qualsiasi lunghezza. Il suono è intenso al centro, sostiene: «paragonabile a un fragore continuo di spari proprio accanto all'orecchio». Gli esseri umani non possono sentirlo, perché è troppo acuto. I cani, come sottolinea l'articolo, potrebbero non apprezzarlo.

Cosa cambia, e per chi? Il vantaggio del tubo sta nella tubazione che oggi crea problemi. Le sostanze corrosive o appiccicose danno guai nelle tubazioni tradizionali, e un tubo senza parete solida non offre loro alcuna superficie da aggredire o a cui aderire. Per i materiali delicati e sensibili alla contaminazione, l'assenza di pareti elimina il rischio di contaminazione. Per chi movimenta questi prodotti, la promessa è una linea che non richiede alcuna pulizia. Ma le fonti non indicano alcuna scadenza e non è stata annunciata alcuna installazione industriale. Il risultato attuale è una sezione di 8 centimetri, misurata in laboratorio, e il collegamento di moduli in un tubo più lungo è descritto come possibile, ma non ancora dimostrato.