Физики из разных стран создали способ формирования топологических структур на водной поверхности, используя волны, возникающие под воздействием гравитации. Данная технология может найти применение в медицине, позволяя осуществлять перемещение микроскопических объектов без непосредственного контакта и доставлять лекарственные препараты точно в цель.
Для решения определенных задач можно использовать разные виды волн. Так, оптические пинцеты применяют оптические колебания для удержания и манипулирования отдельными молекулами или их скоплениями, что позволяет создавать новые материалы или исследовать их характеристики.
Звуковые колебания способны оказывать воздействие на более крупные элементы или предметы. Ультразвук позволяет формировать стоячие волны, которые удерживают небольшие частицы или капли жидкости в воздухе, не требуя физического соприкосновения. Это используется в химии и биологии для изучения реакций в бесконтактных условиях, а также в производстве для точного нанесения материалов.
Волны, возникающие на физических объектах, таких как вода, находят практическое применение. Помимо перемещения предметов, они используются в качестве наглядных моделей для исследования квантовых систем. Это позволяет визуализировать и изучать сложные физические процессы в более понятной форме.
Физики разработали метод создания топологических структур на водной поверхности, используя эффект интерференции волн. Взаимодействие волн друг с другом формирует «шум», который наделяет их топологическими свойствами, позволяющими создавать волновые поля. Ученые смогли сформировать различные топологические структуры, включая волновые вихри, скирмионы и ленты Мебиуса. Исследование и методы манипуляции водяными волнами опубликованы в журнале Nature.
Первоначальные исследования показали, что воздействие различных типов волн приводит к появлению необычных топологических явлений в водной среде. Ученые исследовали факторы, приводящие к образованию таких структур, и на основе этого создали систему для их генерации с помощью гравитационных водяных волн. Некоторые из этих волн взаимодействуют, образуя новые типы структур или узоров на поверхности.
Устройство получило название «водный пинцет» благодаря своей способности к управлению небольшими объемами жидкости на микроуровне. Также появилась возможность перемещения крошечных объектов, находящихся на водной поверхности.
По мнению ученых, их разработка может привести к использованию «водных пинцетов» в медицинских целях, например, для адресной доставки капсул с лекарствами в нужные участки тела с последующим их дистанционным вскрытием. Также они отметили, что аналогичные структуры можно создавать в крупных масштабах, включая океанские волны.