日本科學(xué)家開發(fā)“聲學(xué)鑷子” 只用聲波就能“搬運(yùn)”小球

　　據(jù)外媒報(bào)道，聲波使微小物體懸浮起來(lái)的想法似乎是未來(lái)的，但我們已經(jīng)看到了許多有趣的方法。日本的科學(xué)家們現(xiàn)在又增加了一種方法，首次展示了如何將從堅(jiān)硬的表面上獲取小聚苯乙烯球，這可能使這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)更接近實(shí)際用途。

　　近年來(lái)，科學(xué)家已經(jīng)研究了各種類型的 “聲學(xué)鑷子”系統(tǒng)，它們使用精心引導(dǎo)的聲波使水滴、實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的軟骨懸浮起來(lái)，甚至利用 "聲學(xué)牽引束 "來(lái)舉起相對(duì)較大的物體。所有的工作都是通過使用一個(gè)換能器將聲波向下發(fā)送到一個(gè)凹面反射器，該反射器將聲波向上反彈，并使它們?cè)谥虚g相遇，形成一種新型的、具有足夠壓力的波，將小物體固定在原地。

　　東京都會(huì)大學(xué)的科學(xué)家們?cè)噲D通過開發(fā)一個(gè)聲學(xué)鑷子系統(tǒng)在該領(lǐng)域取得新的突破，該系統(tǒng)可以從反射聲音的剛性舞臺(tái)上拾起一個(gè)物體，在這種情況下是一塊木板。這樣做涉及到開發(fā)一個(gè)新穎的半球形超聲換能器陣列，并克服與準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制不同聲波有關(guān)的技術(shù)障礙，以便使小物體懸浮在平臺(tái)表面之上。

　　為了解決這個(gè)復(fù)雜的問題，該團(tuán)隊(duì)將其半球形換能器陣列分為八個(gè)區(qū)塊，并將每個(gè)區(qū)塊中一半的極性逆轉(zhuǎn)。從每個(gè)區(qū)塊發(fā)出的聲波的相位和振幅被單獨(dú)優(yōu)化，使系統(tǒng)能夠在一個(gè)非常具體的位置產(chǎn)生一個(gè)聲學(xué)“陷阱”，可以通過改變單個(gè)區(qū)塊的行為來(lái)改變這個(gè)位置。

　　這一點(diǎn)通過一系列模擬得到了證明，然后通過實(shí)驗(yàn)，用陣列來(lái)升起和懸浮一個(gè)直徑僅有3毫米（0.11英寸）的聚苯乙烯球在木板上。

　　這項(xiàng)技術(shù)并不完美，球并不是每次都能升起，有時(shí)還會(huì)散開，但科學(xué)家們希望在他們努力實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的實(shí)際用途時(shí)，能夠在這方面有所改進(jìn)。在任何情況下，這是“使用多通道控制的半球形超聲波換能器陣列在剛性平臺(tái)上以非接觸方式獲取粒子”的首次演示，研究人員在他們的論文中寫道。

　　這篇論文發(fā)表在《日本應(yīng)用物理學(xué)雜志》上。