[Vidéo] Un surprenant rayon tracteur qui déplace des objets grâce aux ultrasons

Après le rayon tracteur par faisceaux laser, des chercheurs britanniques viennent de démontrer que certaines ondes sonores peuvent créer des forces de traction. © Asier Marzo, Bruce Drinkwater et Sriram Subramanian

Source : Futura-Sciences.com par Marc Zaffagni

Au Royaume-Uni, des chercheurs universitaires associés à une jeune pousse ont trouvé le moyen de déplacer des objets millimétriques en se servant uniquement d’ondes sonores. Selon eux, ce rayon tracteur pourrait un jour servir de nombreuses applications, notamment pour la diffusion de traitements médicaux ou pour manipuler des matériaux délicats ou dangereux.

Qu’il s’agisse de Star Wars, de la saga Star Trek ou de nombreux autres ouvrages de science-fiction, le concept du rayon tracteur a fait rêver des générations de passionnés. La réalité a déjà commencé à rejoindre cette fiction avec les résultats obtenus par des chercheurs américains qui ont pu créer un tel rayon à l’aide de deux faisceaux laser. Si la lumière peut donc servir à déplacer des objets, le son peut faire de même.
C’est ce que vient de démontrer une équipe de scientifiques des universités de Bristol et du Sussex (Royaume-Uni) qui a travaillé de concert avec une jeune entreprise innovante nommée Ultrahaptics. Ensemble, ils ont créé un rayon tracteur acoustique grâce auquel il est possible de faire léviter et de manipuler des objets de taille millimétrique. « Nous savons tous que les ondes sonores peuvent avoir un effet physique. Mais ici, nous sommes parvenus à contrôler le son à un degré jamais atteint jusqu’alors », assure Bruce Drinkwater, professeur à l’université de Bristol, spécialisé dans les ultrasons.
Dans leur article publié par la revue Nature Communications, les chercheurs expliquent comment ils ont réussi à maîtriser des ondes sonores à haute amplitude pour générer différents « hologrammes acoustiques ». Pour cela, ils ont utilisé 64 transducteurs à ultrasons de 10 mm de diamètre et 40 kHz. Il s’agit d’une technologie mise au point par Ultrahaptics, une start-up issue de travaux précédents de l’université de Bristol, à laquelle Futura-Sciences avait déjà consacré un article. À l’origine, le dispositif a servi à développer une interface à retour d’effet à la surface d’un écran par modulation de la pression d’air. Le système permet de ressentir les reliefs d’une interface et de la contrôler sans être en contact avec l’écran.

Des hologrammes acoustiques

Pour adapter le dispositif, le professeur Drinkwater et son équipe ont enchaîné les simulations informatiques de forces acoustiques jusqu’à trouver la bonne combinaison entre l’amplitude et le déphasage des transducteurs afin de créer les conditions d’une lévitation stable. Une vidéo de démonstration qui accompagne le texte montre des billes de polystyrène de quatre millimètres de diamètre qui lévitent, tournent et s’assemblent sous l’effet de la pression exercée par les ondes sonores.
À chaque manœuvre correspond un hologramme acoustique. Il y en a trois pour le moment :

• un hologramme qui prend la forme d’une paire de doigts ou de pinces ;
• un autre qui est un vortex au cœur duquel les objets sont agglutinés ;
• un troisième qui est une sorte de cage emprisonnant l’objet et le maintenant en suspension.

Pour le moment, le système ne fonctionne qu’avec des objets millimétriques. Pour soulever des objets plus grands, il faudrait utiliser des fréquences sonores plus basses qui entreraient dans lespectre audible, ce qui, de l’aveu des chercheurs, serait assez désagréable. La prouesse technique est intéressante, mais à quoi peut-elle servir au juste ?
À beaucoup de choses d’après les concepteurs. Dans le domaine industriel, ils envisagent desapplications pour gérer la manipulation et le transport de matériaux sensibles ou dangereux tels que des médicaments ou des explosifs. « L’une de nos visions est l’usine du futur dans laquelle les produits sont déplacés uniquement par des forces acoustiques », explique Bruce Drinkwater. Il évoque également des applications à l’échelle microscopique où les rayons tracteurs pourraient être intégrés au corps humain pour disséminer des traitements de façon très ciblée ou réaliser des procédures médicales.