科学家开发“声学镊子”用声波“操控”物体

据外媒报道称，研究人员开发了一种新技术，可以利用声波对小型物体进行非接触性“操控”。

据介绍，不接触物体而移动物体的能力可能听起来像魔术，但在生物学和化学界，被称为光学捕获（optical trapping）的技术多年来一直在帮助科学家利用光来移动微观物体。而“声学捕获”是一种使用声音而不是光波的替代方法。声波可以应用于更广泛的物体尺寸和材料，甚至可以成功操纵毫米级的颗粒。

但是，声学悬浮和操纵需要克服的技术挑战也是巨大的。特别是要单独和准确地实时控制大量的超声换能器阵列，并获得正确的声场来提升远离换能器本身的物体，特别是在反射声音的表面附近，这并不容易。

现在，研究人员想出了一种新的方法——利用半球形的换能器阵列将毫米大小的物体从反射表面抬起。他们驱动阵列的方法并不涉及单个元素的复杂寻址。相反，他们将阵列分割成可管理的区块，并使用反向滤波器找到最佳的相位和振幅来驱动它们，以便在离换能器本身一定距离的地方形成一个单一的陷阱。通过调整他们如何随时间驱动这些块，他们可以改变其目标场的位置，并移动他们所捕获的粒子。

外媒称，尽管在保持粒子被捕获和稳定方面仍然存在挑战，但这项新技术有望在将声学捕获从科学好奇心转变为实验室和工业的实用工具方面取得重大进展。