3D tisk s ultrazvukovými hologramy. Kredit: MPI for Medical Research, Heidelberg University/ Kai Melde

Zvuk vlastně představují tlakové vlny, které se šíří v určitých vhodných typech prostředí, jako je například vzduch nebo voda. Tyto vlny mohou působit na povrchy, s nimiž se střetnou. Obvykle jde ale o tak malé síly, že sotva rozkmitají senzory v uchu, takže slyšíme zvuk. Odborníci ale experimentují s vysokofrekvenčním ultrazvukem, jehož vlny mohou vyvolat levitaci malých objektů nebo třeba přidat vjem dotyku vizuálním hologramům.

Peer Fischer.

Kredit: Universität Heidelberg.

Tým německých badatelů, který vedl Peer Fischer z institutu Max-Planck-Institut für medizinische Forschung a Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, vymyslel pro vysokofrekvenční ultrazvukové vlny nové využití. Při vhodném uspořádání mohou ultrazvukové vlny pohybovat malými stavebními bloky, což mohou být různé materiály vhodné konzistence, včetně směsí živých buněk, a sestavit z nich rozmanité 3D objekty.

Logo. Kredit: Universität Heidelberg.

Fischer s kolegy vyrobili speciální tvarované plochy, shodou okolností rovněž 3D tištěné, které byly navržené tak, aby po dopadu ultrazvukových vln vytvářely zvukové pole požadovaného tvaru. Je to magická záležitost. Jako když pracujete s neviditelnou formou. K ultrazvukovému 3D tisku je možné použít suspenzi s částicemi jemně rozptýlenými v kapalině. Ultrazvukové vlny ji postupně vytvarují podle nastaveného zvukového pole.

Badatelé novou metodu 3D tisku testovali s různými materiály a tvary. Tiskli holubice, číslice 8 a šroubovice, ze skleněných mikrokuliček, hydrogelu, a také ze živých buněk. Použití ultrazvukových hologramů může být rychlejší a efektivnější než konvenční 3D tisk, protože pracuje v jediném kroku, na rozdíl od postupného tisku vrstvy za vrstvou. Nový tisk může být bezkontaktní, což se vyloženě nabízí například pro 3D biotisk tkání a orgánů.

Fischer a spol. metodu ultrazvukového 3D tisku dále vylepšují. Zkoušej další typy ploch, které vytvářejí zvukové hologramy, jiné frekvence ultrazvuku, a také další materiály.

Video: Microsystems & Nanorobots Actuated by Light, Magnetic Fields, & 3D Ultrasound - Prof. Peer Fischer

Literatura

New Atlas 12. 2. 2023.

Science Advances online 8. 2. 2023.