Изобрели акустический пинцет нового типа для бесконтактного перемещения предметов

2021-7-29 14:32

Исследователи из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) разработали новую технологию, которая позволяет бесконтактно манипулировать небольшими объектами с помощью звуковых волн.

Исследователи из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) разработали новую технологию, которая позволяет бесконтактно манипулировать небольшими объектами с помощью звуковых волн.

Ученые использовали полусферический массив ультразвуковых преобразователей для создания трехмерного акустического поля, которое поднимало в воздух и устойчиво удерживало небольшой полистироловый шарик с отражающей поверхностью. Изобретение имеет сходство с широко известным лазерным пинцетом.

В биологии и химии лазерный пинцет, более известный как оптический пинцет или оптическая ловушка, уже много лет помогает ученым использовать световую волну лазера для перемещения микроскопических объектов. За изобретение лазерного пинцета и применение его в биологии получил Нобелевскую премию по физике в 2018 году Артур Эшкин (Arthur Ashkin) в возрасте 96 лет. Но использование лазерного света не лишено недостатков. Он может перемещать только микроскопические объекты.

Лазерному пинцету давно нашли альтернативу – акустический пинцет. В нем вместо световой волны используется волна звуковая. Первая акустическая левитация была продемонстрирована в далеком 1933 году – тогда два немецких ученых подняли в воздух с помощью стоячей звуковой волны капли спирта.

Звуковые волны можно применять к более крупным, чем в случае лазерного пинцета, объектам. Инженерам удавалось подвешивать с помощью звука даже шарик для гольфа, но не удавалось двигать его в воздухе. Ведь при этом приходится преодолевать серьезные технические проблемы. К примеру, непросто точно управлять огромными массивами ультразвуковых преобразователей в режиме реального времени или получать нужные звуковые поля для подъема объектов вдали от преобразователей и особенно вблизи поверхностей, отражающих звук.

Поэтому исследователи из Токийского столичного университета придумали новый подход, чтобы поднять звуковой волной объекты миллиметрового размера с отражающей поверхностью. Для этого они использовали полусферическую матрицу преобразователей. И предложили свой метод управления массивом преобразователей.

Их метод управления матрицей избежал сложностей. Ученые разбили матрицу на управляемые блоки и использовали обратный фильтр, который сам находит наиболее подходящую фазу и амплитуду акустического луча от каждого блока и фокусирует пучок лучей на некотором расстоянии от самих блоков.

Система управления блоками может изменять параметры созданного акустического поля и перемещать захваченную полем частицу. Правда, есть проблемы с удержанием и стабильностью положения частиц, но, как говорят ученые, их новая технология может привести к большим успехам в разработке акустических ловушек.

Статья об изобретении опубликована в Japanese Journal of Applied Physics.

Ранее мы писали о создании гибкой системы левитации, не замечающей препятствий, и о том, что устройство для левитации теперь можно собрать в любом доме. А еще писали, что акустический "притягивающий луч" создали при помощи 3D-печати за смешные деньги.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подробнее читайте на ...

преобразователей пинцет помощью поля волны акустического лазерного ученые

Акустический пинцет может двигать предметы, не касаясь их

Исследователи из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) разработали технологию, которая позволяет бесконтактно манипулировать небольшими объектами с помощью звуковых волн. vesti.ru »

2021-07-27 14:32

Изобретён акустический пинцет нового типа для бесконтактного перемещения предметов

Исследователи из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) разработали новую технологию, которая позволяет бесконтактно манипулировать небольшими объектами с помощью звуковых волн. vesti.ru »

2021-07-27 14:32