Новое звуковое устройство манипулирует частицами в трех измерениях

Новое устройство использует ультразвуковые волны для управления частицами в воздухе, подобно марионеткам на невидимых нитях. В отличие от других приборов, которые также используют звуковое излучение для манипуляции веществом, новая система может передвигать несколько объектов в разных направлениях одновременно. При помощи этого типа технологии левитации, описанного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, можно собирать микроэлектронику или маневрировать маленькими объектами внутри тела для лечения болезней.

В новом устройстве сеть из 256 динамиков, каждый из которых по сантиметру в ширину, расположена напротив точной такой же сети динамиков на расстоянии 23 сантиметров. Динамики испускают звуковые волны, которые слишком высоки для человеческого слуха: при помощи них они создают замысловатое звуковое поле между двумя сетями. Это звуковое поле обладает областями высокой звуковой интенсивности, отталкивающими частицы, а также относительно тихими карманами, захватывающими частицы. Контролируя координацию сверхзвуковых волн, испущенных каждым динамиком, исследователи могут перемещать эти тихие области в трех измерениях.

Несмотря на то что лазерный пинцет может манипулировать микроскопическими объектами, звуковые волны способны поднимать грузы размерами от микрометров до сантиметров. Сорокакилогерцевые звуковые волны одновременно удерживают до 25 бусинок из пены, каждая из которых — от одного до трех миллиметров в диаметре. Будущая версия, которая будет испускать более высокие частоты, сможет манипулировать гораздо мелкими объектами — вроде клеток размером до одного микрометра.

Так как волны проходят через ткани, акустический пинцет однажды сможет доставлять лекарства в определенные органы, очищать почки от камней и песка или перемещать медицинские имплантаты в другие части тела. Исследователи считают, что их технология также поможет в создании хрупких микроэлектронных компонентов.