En hommage aux victimes des attaques terroristes à Paris, le vendredi 13 novembre 2015
La science est toujours un recours pour la pensée, une distraction salutaire, quand adviennent des temps sombres et tragiques comme ceux que nous vivons depuis vendredi. Dans cette perspective, il peut être réconfortant de se pencher sur une nouvelle invention, celle de l’hologramme acoustique, qui projette la lévitation par ondes sonores (dont nous avons déjà parlé ici) dans une nouvelle dimension.
Il s’agit de lévitation acoustique, certes, c’est-à-dire le pilotage sans contact d’objets, dans l’air ou dans un liquide au moyen d’ondes sonores. Mais la nouvelle technologie mise au point par des chercheurs britanniques et espagnols, publié par la revue Nature, est proprement révolutionnaire autant du point de vue de la précision que de l’étendue et la richesse des mouvements qu’elle autorise. Elle ouvre ainsi à des applications inédites comme le contrôle de médicaments et de micro-machines à l’intérieur même du corps humain.
Hologramme sonore : un seul jeu d’émetteurs pour une multiplicité d’actions
Sachant qu’une démonstration visuelle parle plus qu’une longue description écrite, voici une vidéo qui montre certaines des possibilités de la technologie d’holographie acoustique.
Les nouveautés de cette méthode sont nombreuses. D’une part, elle utilise un seul jeu d’enceintes sonores permettant de créer des points de stabilité (ou nœuds) sonores sans qu’il soit nécessaire de créer un “sandwich” d’enceintes entre lesquelles l’on placerait les éléments à faire léviter. Le système peut ainsi pousser l’élément ou le tirer vers lui en dépit de la gravité.
Un rêve pour les manipulations sans contact
De plus, la richesse de la structure en nœuds créé et son aspect dynamique permettent toute sorte de manipulations combinant les mouvements élémentaires de déplacement et de rotation. Et la précision de cette structure 3D invisible autorise l’action sur plusieurs éléments en simultané, propriété essentielle pour combiner des éléments chimiques, construire des structures physiques, le tout sans aucun contact.
Les ondes et nœuds sonores n’interagissant pas avec les champs magnétiques ou électriques, il est ainsi possible d’appliquer cette technologie pour des expériences de physique dans les domaines aussi variées que la physique des solides, la cristallographie, l’électronique, etc.
Des motifs bidimensionnels pour une manipulation en 3D
Enfin, le terme “hologramme” choisi par les chercheurs fait allusion à la “signature” de la structure sonore au niveau des émetteurs : cette signature bidimensionnelle produit une structure tridimensionnelle de la même manière que la figure d’interférences optiques sur une plaque produit, par effet holographique, une vision tridimensionnelle.
Simulation des intensités acoustiques (vue de coté et vue de face) selon plusieurs types représentations (crédit : Marzo, A. et al. Holographic acoustic elements. Nat. Commun.)
Comparaison entre les structures simulées et les mesures effectives (crédit : Marzo, A. et al. Holographic acoustic elements. Nat. Commun.)
De fait, la production et le pilotage des hologrammes acoustiques par ordinateur – moyennant un algorithme conçu par les chercheurs – se réduit à la conception de figures bidimensionnelles, ce qui simplifie d’autant la création d’un motif évolutif de manipulation des éléments.
Il reste à attendre que la recherche d’applications à la médecine et la physique entre dans une phase active. Espérons aussi que ce type d’avancée scientifique, par son esthétisme et son efficacité, permette à certains de continuer à aimer le monde tel qu’il est.
— Román Ikonicoff
> Lire aussi :
- La lévitation acoustique entre dans l’ère de la précision
- Matériaux supraconducteurs : ils peuvent désormais fonctionner à des températures terrestres !
- Peut-il exister sur Terre un silence absolu ?
> Lire également dans les Grandes Archives de Science & Vie :
- Visualiser une onde acoustique avec du sel de table – S&V n°1127 – 2011 – La physique des ondes, acoustiques mais aussi électromagnétiques et autres, est complexe et a passionné les savants des siècles passés. Le magazine propose une petite expérience pour les visualiser – à la manière dont le faisaient les anciens.
- Et voici le froid qui vient du son – S&V n°1072 – 2007 – Les ondes acoustiques jouent depuis longtemps les seconds rôles dans la recherche scientifique, derrière les ondes électromagnétiques qui ont accaparé toute l’attention des savants à la fin du XIXe siècle (théorie de l’électromagnétisme de Maxwell) et durant une bonne partie du XXe (théorie de la relativité restreinte et physique quantique). Mais aujourd’hui, les ondes sonores inspirent à nouveau les chercheurs.
- Attention, les objets nous écoutent – S&V n°1168 – 2014 – Les nouvelles technologies ont trouvé dans les ondes sonores un nouvel espace d’expérimentation : avec des caméras à haute définition, des algorithmes réussissent à reproduire les sons d’une scène très distante en analysant les micro-vibration des objets physiques. Un outil idéal pour l’espionnage…
