Skip to content Skip to navigation

Ses Dalgalarında Hareket

Dr. Tuba Sarıgül
18/07/2014 - 16:59

İsviçre’deki bir laboratuvarda su damlacıklarını, kahve taneciklerini ya da bir kürdanı havada asılı dururken veya hareket ederken görürseniz şaşırmayın. Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü'nden (ETH) araştırmacılar, bir insanın duyabileceğinden biraz daha yüksek frekansta ses dalgaları kullanarak küçük parçacıkları ve sıvı damlacıklarını hem havada asılı tutmayı hem de hareket ettirmeyi başardı. Maddelerin havada asılı halde kalması ve kontrollü bir şekilde hareket ettirilebilmesi özellikle biyokimya ve ilaç sektöründe kullanılan malzemeler açısından yeni ve önemli uygulamaların geliştirilmesine imkân verebilir.

Maddelerin havada asılı kalmasını sağlamak için genellikle manyetik ya da elektrik alan kullanılıyor. Ancak bu yöntemler sadece manyetik özellik gösteren ya da metalik malzemelerde işe yarıyordu. Ses dalgalarının kütleçekiminin üstesinden gelebilmek için kullanılabileceği neredeyse 100 yıldan beri bilinmesine rağmen, havada asılı tutulan cismin kontrollü bir şekilde hareket ettirilebilmesini sağlamak zordu. Bu nedenle bugüne kadar yöntemin pratik uygulamalarını gerçekleştirmek mümkün olmamıştı.

Dimos Poulikakos ve arkadaşları bir potansiyel uygulandığında genişleyen ya da sıkışan piezoelektrik özellikte kristaller kullanarak ses dalgaları üreten platformlar oluşturdu. Bu platformlardan yayılan ses dalgaları üstteki yüzeye çarpana kadar yukarı doğru hareket ediyor. Yüzeye çarptıktan sonra tekrar aşağıya yansıyan ses dalgaları ile yukarı doğru hareket eden ses dalgaları çakıştığında, dalgalar birbirlerini düğüm noktası adı verilen bir bölgede sönümlendiriyor. Bu bölgeye yerleştirilen cisimler her iki yönden gelen ses dalgalarının oluşturduğu basınç nedeniyle bu noktada sıkışıp kalıyor. Böylece ağır cisimlerin havada asılı kalması mümkün oluyor.

Araştırmacılar cisimleri havada belli bir noktada asılı tutmanın yanı sıra platformlar arasında hareket ettirmeyi de başardı. Havada asılı duran parçacığı hareket ettirmek hassas bir denge gerektiriyor. Her biri ses dalgaları üreten platformlar satranç tahtası şeklinde bir araya getirildi ve yaydıkları ses dalgalarının frekansı değiştirilerek damlacığın akustik alan boyunca hareket etmesi sağlandı.

Farklı noktalardaki iki damlacığı hareket ettirerek üçüncü bir noktada bir araya getiren araştırmacılar bu yöntemle farklı uygulamalar da gerçekleştirdi. Örneğin çok net gözlemlenebilen kimyasal bir tepkime veren sodyum ve su, ses dalgalarıyla taşınarak bir araya getirildi. Katı ve sıvı parçacıklarını da ses dalgalarıyla hareket ettiren araştırmacılar, granül kahveyi havada asılı haldeyken su damlasında çözebildi.

Daha önce ses dalgalarını kullanarak çapı birkaç milimetreden büyük cisimleri hareket ettirmek mümkün olmamıştı. Bu yöntem sayesinde şu an sudan yaklaşık üç kat daha yoğun maddeler ses dalgaları üzerinde taşınabiliyor. Araştırmacılar bu sınırı yükseltmek için çalışıyor. Ayrıca ses dalgalarının yansıdığı yüzeyin şeklini değiştirerek gücü daha da artırmak ve böylece daha yoğun maddeleri hareket ettirmek mümkün olabilir.

Araştırmacılardan Chris Benmore cisimleri havada tutmak için ses dalgalarından faydalanan bu yöntemi, ilaç uygulamalarında kullanmak istiyor. Bu sayede kimyasal ilaç bileşenleri yüzeylerle temas nedeniyle oluşabilecek kirlilik riski olmadan bir araya getirilebilir. Bu yöntem ayrıca kendi kaplarına zarar verebilen, aşındırma gücü yüksek ya da zehirli kimyasal maddeler için de kullanışlı olabilir.

Kaynaklar:

İlgili İçerikler

Fizik

Nobel Fizik Ödülü’nün 2019 yılı sahipleri Princeton Üniversitesinden James Peebles, Cenova Üniversitesinden Michel Mayor ve Cambridge Üniversitesinden Didier Queloz oldu.

Fizik

Bilim insanları, günlük hava tahmini için çeşitli gözlemler ve ölçümler yapar. Bunların arasında rüzgâr hızı ölçümleri de vardır. Rüzgârın hızını ölçen aletlere anemometre (rüzgârölçer) denir. Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak bir rüzgârölçer tasarlayacağız.

Fizik

Biyokütle ve Kömür Karışımlarından Sıvı Yakıt Üretimi (TRİJEN) projesi sayesinde Türkiye’nin linyit kömürleri sıvı akaryakıtlara ve değerli kimyasal maddelere dönüştürülebiliyor. Böylece düşük enerji içeriğine sahip linyit kömürlerinin etkin, verimli ve çevre dostu bir şekilde ekonomiye kazandırılması mümkün olabilecek.

Fizik

Bu yıl sekizincisi düzenlenen Breakthrough Ödülleri’nde temel fizik alanındaki ödülün sahibi ilk karadelik görüntüsünün elde edilmesi çalışmasını gerçekleştiren araştırmacılar oldu. Ödül kazanan araştırmacılar arasında Türk bilim insanı Prof. Dr. Feryal Özel de bulunuyor.

Fizik

Ay'a ulaşmamızı sağlayan en önemli teknolojilerden biri roketlerdi. Peki, roketler nasıl çalışıyor? Deneyler köşesinin bu etkinliğinde bir araba tasarlayarak Newton'un hareket yasalarını ve roketlerin çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Söz konusu elektronlar, protonlar gibi “noktasal” parçacıklar olduğunda aynı işaretli elektrik yüklerinin birbirini ittiği, zıt işaretli elektrik yüklerinin birbirini çektiği bilinir. Ancak çok sayıda elektrik yüklü noktasal parçacığın bir araya gelmesiyle oluşan “bileşke” parçacıklarda durum farklıdır. 

Fizik

Danimarkalı gökbilimci Ole Christensen Romer, ışık hızını belirlemek için çalışmalar yapan ilk bilim insanlarından biridir. Romer, yaptığı uzun süreli gözlemler sonucunda Jüpiter’in uydularından Io’nun iki tutulması arasında geçen zamanlarda farklılıklar tespit etti.

Fizik

Bu etkinliğimizde yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin farklı enerji türlerine dönüştüğünü gözlemleyebileceğimiz bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

James Watt’ın buhar motorunu keşfetmesi Sanayi Devrimi’nin başlangıcı olarak kabul edilir. James Watt, buhar motorunu madenlerde ortaya çıkan suyun dışarı pompalanması için etkili bir yöntem ararken geliştirdi. İlk yazımızda Arşimet, 12. yüzyılda yaşayan el-Cezeri ve 16. yüzyılda yaşayan Takiyüddin’in suyun yukarı taşınması için geliştirdikleri düzenekleri anlatmıştık.

Fizik

Uluslararası bir araştırma grubu, araçların arka kısımlarına hava püskürten cihazlar yerleştirerek hava sürtünmesini azaltmayı başardı. Dr. Ruiying Li ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmanın sonuçları Physical Review Fluids’te yayımlandı.