Sóng âm giúp 'vợt' được những hạt nhỏ hơn lỗ màng lọc

Từ trái sang: 1- Không lọc được chút bụi nào. 2- Lọc một phần, và 3 - Lọc hoàn toàn (bụi ở lại trên cốc).

Nếu thầy giáo vật lý hỏi: 'Với màng lọc có các lỗ kích thước 1 milimét, liệu em có thể lọc những hạt bụi có đường kính 15 micromét ra khỏi cốc nước?'. Hiển nhiên là chúng ta sẽ trả lời 'Không'. Nhưng Donald Feke của Đại học Case Western Reserve lại có thể làm được điều đó.

Bình thường, để lọc được những hạt bụi có đường kính 15 micromét ra khỏi nước, đơn giản nhất là bạn kiếm một màng lọc mịn hơn, với các lỗ lọc có đường kính cỡ 20 micromet. Chỉ có điều theo các định luật của cơ học chất lỏng, bạn sẽ khá tốn sức để đẩy nước qua tấm màng "bí rì rì" này.

Thế nhưng Donald Feke đã tìm được một phương pháp làm giảm kích thước hiệu dụng của lỗ lọc đồng thời giúp chất lỏng dễ dàng dịch chuyển qua màng. Bằng cách sử dụng nguồn sóng âm, Fake có thể giữ lại những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn hàng trăm lần so với lỗ lọc.

Hơn nữa màng lọc của Fake có thể dễ dàng làm sạch bằng cách tắt nguồn âm, tất cả các hạt bụi sẽ không bị màng lọc giữ nữa và lắng xuống.

Nguyên tắc vật lý của phát kiến này vô cùng đơn giản. Bất cứ học sinh cấp ba nào cũng đều biết đến sóng dừng. Ở đây chính các lỗ lọc sẽ là nguồn âm thứ cấp và không gian giữa các lỗ lọc sẽ không còn đồng nhất nữa: Có những khu vực sóng âm dao động không đáng kể, ngược lại có những khu vực dao động của sóng âm bị khuếch đại. Các hạt bụi có xu hướng dịch chuyển tới nơi mà biên độ dao dộng của sóng âm là cực tiểu và bị giữ lại ở đó.

Phát kiến này mở ra cơ hội ứng dụng âm học trong công nghệ lọc, phân loại vật liệu hay chế tạo các cấu trúc vi mô ở cấp độ micromét.

Nguyễn Xuân Sơn (theo Physics News Graphics)