东京都立大学的研究人员成功地增强了利用声波提升小颗粒的技术。他们的“声学镊子”已经可以在没有物理接触的情况下从反射表面上抬起东西，但稳定性仍然是一个问题。现在，使用自适应算法来微调镊子的控制方式，已经大大提高了粒子被提升的稳定性。随着进一步小型化，这项技术可以部署在包括太空在内的各种环境中。

来源丨21dB声学人

任何站在扬声器旁边的人都可以证明，声波可以施加真实的物理力。通过以正确的频率、幅度和相位正确布置“扬声器”，就可以叠加这些波并建立一个可以推动、提升和保持物理对象的影响场。这种“声学镊子”技术承诺对小物体进行完全非接触式、无污染的操作。


(a) 传感器阵列排列和坐标轴。(b) 14 通道配置示意图（颜色代表独立控制的段） (c) 用于拾取粒子的驱动系统的简化图。


去年，Shota Kondo博士和东京都立大学的Kan Okubo副教授使用半球形小型超声换能器阵列实现了毫米级粒子的非接触式提升和运动。传感器将根据独特的算法单独驱动，允许它们设置最终提升和移动物体的声压场。然而，他们的“声学镊子”的稳定性仍然是一个悬而未决的问题。
近日，同一个团队提出了一种使用相同设置的方法，显着增强了通过刚性表面来提升粒子。有两种可以驱动换能器的“模式”，其中半球形阵列的相对半部分被驱动同相和异相。该团队的新见解是，不同的模式更适合做某些事情。从表面上的粒子开始，“同相”激发模式可以更好地提升和移动靠近表面的粒子，精确瞄准相距仅一厘米的单个粒子。


在刚性平台上突出显示粒子拾取的照片：（a）成功拾取；(c)-(d) 向上运动；(f) 成功地维持粒子。


同时，“异相”模式更适合将提升的粒子带入阵列中心。因此，使用模式之间的自适应切换，他们现在可以利用两种模式的最佳优势，实现更好的控制、更稳定的升力。
这是一项未来技术向前迈出的重要一步，有朝一日可以部署来处理需要严格保持无污染的样本。该团队还希望有一天它可以在太空中找到实际应用，在太空中与重力竞争不是问题。

信息源于：eurekalert