Полусферичен набор от ултразвукови преобразуватели повдига обекти от отразяващи повърхности
Изследователи от Токийския университет са разработили нова технология, която позволява безконтактно манипулиране на малки обекти с помощта на звукови вълни. Те използват полусферичен набор от ултразвукови преобразуватели, за да генерират 3D акустични полета. Последните стабилно улавят и повдигат малка топка от полистирол от отразяваща повърхност. Въпреки че техниката използва метод, подобен на лазерното улавяне, тя е адаптирана към по-широк диапазон от размери на частици и материали.
Възможността за преместване на обекти, без да ги докосвате, може да звучи като магия. В света на биологията и химията технологията, известна като оптично улавяне, помага на учените да използват светлина за преместване на микроскопични части. Това се случва вече много години. Част от Нобеловата награда по физика за 2018 г., беше признание за забележителните постижения в тази насока. Все пак използването на лазерна светлина не е без недостатъци. Тя може да доведе до ограничения в свойствата на обектите, които се преместват.
Звук вместо оптични вълни
Звуковите вълни могат да бъдат приложени към по-широк диапазон от размери на обекти и материали. Тук дори е възможна успешна манипулация на частици с размер от милиметър. Въпреки че те не са съществували толкова дълго, колкото техните оптични колеги, акустичната левитация и манипулация показват изключително обещание както за лабораторните опити, така и извън тях.
Все пак техническите предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени, са големи. Не е лесно да се контролират огромни масиви от ултразвукови преобразуватели в реално време и да се получат нужните звукови полета за повдигане на желаните обекти, особено в близост до повърхности, които отразяват звука.
Иновацията
Изследователите са измислили нов подход за повдигане на обекти с размер до милиметър от отразяваща повърхност с помощта на полусферичен набор от преобразуватели. Техният метод за задвижване на масива не включва сложно адресиране на отделни елементи. Вместо това разделя масива на управляеми блокове и използва обратен филтър, който намира най-добрата фаза и амплитуда. Чрез регулиране на начина, по който управляват блоковете, те могат да променят позицията на своето целево поле и да преместят частицата, която са уловили. Техните открития са подкрепени от симулации на 3D акустичните полета, създадени от масивите.
Въпреки че предизвикателствата остават в задържането и стабилността на частиците, тази вълнуваща нова технология обещава голям напредък в трансформирането на акустичното улавяне от научно любопитство в практичен инструмент за лабораториите и индустрията.
