日本科學家開發(fā)“聲學鑷子” 只用聲波就能“搬運”小球

　　據外媒報道，聲波使微小物體懸浮起來的想法似乎是未來的，但我們已經看到了許多有趣的方法。日本的科學家們現在又增加了一種方法，首次展示了如何將從堅硬的表面上獲取小聚苯乙烯球，這可能使這項實驗技術更接近實際用途。

　　近年來，科學家已經研究了各種類型的 “聲學鑷子”系統(tǒng)，它們使用精心引導的聲波使水滴、實驗室培養(yǎng)的軟骨懸浮起來，甚至利用 "聲學牽引束 "來舉起相對較大的物體。所有的工作都是通過使用一個換能器將聲波向下發(fā)送到一個凹面反射器，該反射器將聲波向上反彈，并使它們在中間相遇，形成一種新型的、具有足夠壓力的波，將小物體固定在原地。

　　東京都會大學的科學家們試圖通過開發(fā)一個聲學鑷子系統(tǒng)在該領域取得新的突破，該系統(tǒng)可以從反射聲音的剛性舞臺上拾起一個物體，在這種情況下是一塊木板。這樣做涉及到開發(fā)一個新穎的半球形超聲換能器陣列，并克服與準確實時控制不同聲波有關的技術障礙，以便使小物體懸浮在平臺表面之上。

　　為了解決這個復雜的問題，該團隊將其半球形換能器陣列分為八個區(qū)塊，并將每個區(qū)塊中一半的極性逆轉。從每個區(qū)塊發(fā)出的聲波的相位和振幅被單獨優(yōu)化，使系統(tǒng)能夠在一個非常具體的位置產生一個聲學“陷阱”，可以通過改變單個區(qū)塊的行為來改變這個位置。

　　這一點通過一系列模擬得到了證明，然后通過實驗，用陣列來升起和懸浮一個直徑僅有3毫米（0.11英寸）的聚苯乙烯球在木板上。

　　這項技術并不完美，球并不是每次都能升起，有時還會散開，但科學家們希望在他們努力實現該技術的實際用途時，能夠在這方面有所改進。在任何情況下，這是“使用多通道控制的半球形超聲波換能器陣列在剛性平臺上以非接觸方式獲取粒子”的首次演示，研究人員在他們的論文中寫道。

　　這篇論文發(fā)表在《日本應用物理學雜志》上。