Ilmuwan Tiongkok Gunakan Gelombang Terukir untuk Memindahkan Objek di Permukaan

Bayangkan sebuah meja yang dapat mengambil sebutir pasir dan membuatnya berputar perlahan, lalu melakukan hal yang sama pada sepotong plastik ringan yang ratusan kali lebih besar — semuanya tanpa lengan mekanis yang menyentuh keduanya. Tim di Institut Akustik, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, telah selangkah lebih dekat ke gagasan itu, melaporkan metode untuk memanipulasi objek di atas permukaan pada skala ukuran yang sangat berbeda.

Karya tersebut, yang dijelaskan oleh surat kabar sains negara Science and Technology Daily, berpusat pada apa yang oleh para peneliti disebut gelombang vorteks. Ini adalah gelombang yang muka gelombangnya berputar menjadi spiral, membawa apa yang oleh fisikawan disebut momentum sudut orbital. Bayangkan pusaran air saat bak mandi dikuras: aliran yang berputar dapat mendorong objek yang mengapung berputar-putar. Dalam versi akustik, gelombang yang digerakkan suara memainkan peran yang sama, mentransfer momentum ke apa pun yang berada di permukaan.

Inovasinya terletak pada bagaimana para peneliti menciptakan pusaran itu. Alih-alih membangun susunan pemancar yang kompleks untuk membentuk gelombang secara real-time, mereka mengkodekan informasi fase yang diperlukan langsung ke dalam struktur pelat tipis. Pelat itu sendiri kemudian menjadi mesinnya. Ketika digerakkan, ia menghasilkan gerakan berputar yang diperlukan untuk menjebak dan mendorong objek yang berada di atasnya.

Kesederhanaan itu penting. Susunan bertahap yang kompleks mahal, boros daya, dan sulit diperkecil. Pelat berpola dapat dibuat tipis, datar, dan relatif murah, membuka pintu bagi permukaan yang diam-diam mengacak, memutar, atau merakit benda-benda kecil. Tim melaporkan bahwa objek mulai dari partikel submilimeter hingga struktur ringan berskala sentimeter dapat ditangkap dan dibuat bergerak melingkar di atas pelat.

Manipulasi akustik sudah akrab di laboratorium, di mana medan suara terfokus telah lama digunakan untuk melayangkan tetesan dan mendorong sel ke posisinya. Sebagian besar pekerjaan itu dilakukan di ruang berisi cairan. Melakukannya di permukaan kering, pada berbagai ukuran, adalah masalah yang lebih sulit dan memiliki daya tarik praktis yang jelas.

Kemungkinan penggunaannya seperti daftar keinginan untuk manufaktur presisi dan robotika mikro: memposisikan komponen elektronik kecil, menyortir bubuk halus, memindahkan sampel biologis tanpa kontaminasi, atau memberi daya pada mesin mini yang merayap dan berputar di atas panggung datar. Karena gaya berasal dari gelombang bukan dari gripper, benda rapuh dapat ditangani tanpa goresan dan penghancuran yang kadang disebabkan oleh alat kontak.

Penelitian ini termasuk dalam payung yang lebih luas yaitu manipulasi medan gelombang, bidang yang mencakup akustik, optik, dan mekanika. Fisika yang sama yang memungkinkan pinset cahaya menahan satu sel, karya yang dihormati dengan Hadiah Nobel pada 2018, memiliki sepupu akustik yang beroperasi pada objek yang lebih besar. Kontribusi tim Tiongkok adalah cara yang ringkas dan skalabel untuk menghasilkan struktur gelombang yang diperlukan.

Karya ini masih pada tahap laboratorium, dan menskalakan pelat berpola menjadi alat industri yang praktis akan membawa tantangannya sendiri, termasuk panas, efisiensi, dan kebutuhan untuk mengendalikan banyak objek sekaligus. Namun arahnya jelas. Permukaan yang memindahkan benda dengan membentuk gelombang alih-alih membangun lengan suatu hari nanti bisa duduk diam di dalam pabrik, laboratorium, dan perangkat medis, melakukan pekerjaan presisi tanpa bagian yang bergerak sama sekali.