Teilchen sortieren mit Schallwellen

Teilchen im Mikro- und Nanobereich lassen sich mithilfe verschiedener Methoden ordnen. So eignen sich beispielsweise extrem feine Gewebe mit einer festen Maschengröße, um gleichartige Partikel zu sortieren. Sogenannte optische und akustische Pinzetten können Teilchen darüber hinaus auch einfangen, allerdings nur wenige Teilchen gleichzeitig. Wissenschaftler stellen jetzt ein akustisches Sieb vor, das verschiedene Teilchen zugleich ausrichten, sortieren und einfangen kann. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher bei „Physical Review Applied“.

Fei Li von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und ihre Kollegen verwendeten ein 180 Mikrometer dickes Messingblech für ihr neuartiges Sieb. Auf die Oberfläche ätzten sie ein rechtwinkeliges Gitterraster und tauchten das Blech in Wasser. Nun sendeten die Forscher von oben eine Ultraschallwelle auf das Plättchen, wodurch es zu schwingen beginnt. Die Teilchen, die eingefangen werden sollen, befinden sich unterhalb des Messingblechs. Bestimmte Frequenzen der eingestrahlten Schallwellen gelangen durch das Plättchen und interagieren mit den Partikeln. Je nach eingestrahlter Leistung, konnten die Forscher Teilchen verschiedener Größe und Dichte einfangen. Sie demonstrierten das Prinzip mithilfe von Glasperlen, die einen Durchmesser zwischen 150 und 550 Mikrometern besitzen. Dazu waren Leistungen bis zu 20 Watt notwendig – mit einer solchen Leistung werden auch handelsübliche Lautsprecher betrieben.

Ein solches akustisches Sieb hat viele Anwendungsmöglichkeiten, so die Forscher. Im medizinischen Bereich wäre ein gezielter Transport von Wirkstoffen denkbar, aber auch für 3D-Drucker könne ein solches Sieb nützlich sein.