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News: Stilles Schweben

Heavy-Metal-Fans wissen längst, dass Schall ordentlich Druck machen kann. Dass jedoch eine einzige Ultraschallquelle ausreicht, ein Stückchen schweres Metall schweben zu lassen, ist neu.
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Mit einigen Stoffen lässt sich aufgrund ihrer extremen Eigenschaften nur mit einiger Mühe hantieren. So ätzen bestimmte Flüssigkeiten beispielsweise Glas an und fressen sich durch den Boden eines Behälters. Andere Substanzen zerstören wiederum durch ihre hohe Temperatur den Schmelztiegel, in dem sie sich befinden. Und auch wenn das Material weniger gefährlich ist, so ist der Kontakt mit Oberflächen doch häufig hinderlich – wie etwa beim Kristallwachstum, wo Verunreinigungen des Behältnisses zu einer fehlerhaften Struktur führen können.

Am besten wäre es in solchen Fällen, die Probe einfach frei in der Luft schweben zu lassen, sodass überhaupt kein Kontakt zu begrenzenden Flächen stattfindet. Da aber nicht jedes Experiment in der Schwerelosigkeit des Alls durchgeführt werden kann, sind Alternativen gefragt. Eine Möglichkeit bietet die so genannte akustische Levitation, bei welcher der Schalldruck Proben in die Lüfte hebt. Allerdings gelang dies mit vertretbarem Aufwand bislang nur bei kleinen und leichten Proben wie organischen Verbindungen oder Wasser.

Nun haben Wenjun Xie von der Northwestern Polytechnical University in Xi'an und seine Kollegen ein Verfahren entwickelt, das auch kleine Stückchen schwereren Materials schweben lässt. Anders als bei ähnlichen Versuchen mit Gold, bei denen bis zu 130 Schallquellen benötigt wurden, kamen Xie und sein Team mit nur einer einzigen Quelle aus. Der Trick ist, dass die Metallproben hier nicht direkt oberhalb der Quelle schweben, sondern die Ultraschallwellen zunächst an einer konkaven Fläche gebündelt werden. So bilden die Wellen ein stabiles Schallkissen für die etwa ein Gramm schweren Proben aus Iridium und Quecksilber.

"Es ist schon erstaunlich, dass es ihnen gelang, Quecksilber schweben zu lassen. Eigentlich würde man angesichts des dazu benötigten Schalldrucks erwarten, dass das Material atomisiert wird", meint Richard Weber von Containerless Research in Evanston. Trotz dieses Erfolges wird es nie große Objekte wie etwa Züge geben, die auf einem Schallposter gleiten. Denn, wie Xie feststellt, ist die Größe der schwebenden Probe durch die halbe Wellenlänge des Schalls begrenzt – im Fall von Ultraschall dürfen die Objekte deshalb also nicht größer als ein Zentimeter sein.

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