不是科幻小说：一种无需接触即可移动物体的新方法

明尼苏达大学双城分校的一个研究小组发现了一种利用超声波操纵物体的方法，为制造业和机器人等行业的非接触式运动铺平了道路，而不需要内部电源。这些发现已经发表在同行评议的《自然通讯》杂志上。

虽然之前已经证明了光和声波可以操纵物体，但这些物体总是比声音或光的波长小，或者分别在毫米到纳米的范围内。明尼苏达大学的团队利用超材料物理学的原理开发了一种可以移动更大物体的方法。

超材料是经过人工设计的材料，可以与光和声音等波互动。通过在一个物体的表面放置超材料图案，研究人员能够使用声音将其引向某个方向，而无需实际接触它。

"我们已经知道有一段时间了，波、光和声音可以操纵物体。"该研究的高级作者、明尼苏达大学机械工程系本杰明-梅休助理教授Ognjen Ilic说："我们的研究与众不同的是，如果我们把物体的表面变成超材料表面或'超表面'，我们可以操纵和捕获更大的物体。当我们在物体表面放置这些微小的图案时，我们基本上可以将声音反射到我们想要的任何方向。而这样做，我们可以控制施加在物体上的声学力量。"

使用这种技术，研究人员不仅可以将一个物体向前移动，还可以将其拉向一个源头，这与《星际迷航》等科幻小说中的牵引光束技术并无太大区别。他们的方法可能被证明对制造或机器人等领域的物体移动非常有用。

论文第一作者、明尼苏达大学机械工程系研究生马修-斯坦恩说："非接触式操纵是光学和电磁学的一个热门研究领域，但这项研究提出了另一种非接触式驱动方法，它具有其他方法可能不具备的优势。另外，在这项研究实现的应用之外，扩大我们的物理学知识只是一般来说非常令人兴奋的事情！"

虽然这项研究更多的是对概念的演示，但研究人员的目标是在未来测试出更高频率的波和不同的材料和物体尺寸。

Ilic说："在科学和工程的许多领域，特别是机器人，需要移动东西，将信号转变成某种可控的运动。这通常是通过物理系绳或必须携带一些能量来源来完成任务。我认为我们在这里描绘了一个新的方向，并表明在没有物理接触的情况下，我们可以移动物体，而且可以通过对该物体表面上的东西进行编程来控制该运动。这为我们提供了一种新的机制，可以无接触地驱动事物。"