來自東京都立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，可以利用聲波對(duì)小型物體進(jìn)行非接觸操作。他們使用一個(gè)半球形的超聲換能器陣列來產(chǎn)生一個(gè)三維聲場(chǎng)，該聲場(chǎng)能穩(wěn)定地捕獲并將一個(gè)小聚苯乙烯球從反射表面上抬起。盡管他們的技術(shù)采用了一種類似于生物學(xué)中激光誘捕的方法，但可適應(yīng)更廣泛的顆粒大小和材料。 4.qW ~W{  
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不接觸物體而移動(dòng)物體的能力可能聽起來像魔術(shù)，但在生物學(xué)和化學(xué)界，被稱為光學(xué)捕獲（optical trapping）的技術(shù)多年來一直在幫助科學(xué)家利用光來移動(dòng)微觀物體。事實(shí)上，授予亞瑟·阿斯金（1922-2020）的2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中，有一半是為了表彰這項(xiàng)技術(shù)的卓越成就。但是，激光的使用并非沒有缺點(diǎn)，特別是對(duì)可移動(dòng)的物體的屬性所造成的限制。 j/PNi@  
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而“聲學(xué)捕獲”這是一種使用聲音而不是光波的替代方法。聲波可以應(yīng)用于更廣泛的物體尺寸和材料，以至于可以成功操縱毫米級(jí)的顆粒。盡管它們出現(xiàn)的時(shí)間沒有光學(xué)對(duì)應(yīng)物那么長(zhǎng)，但聲學(xué)懸浮和操縱在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和其他方面都顯示出非凡的前景。但是需要克服的技術(shù)挑戰(zhàn)是巨大的。特別是，要單獨(dú)和準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)控制大量的超聲換能器陣列，并獲得正確的聲場(chǎng)來提升遠(yuǎn)離換能器本身的物體，特別是在反射聲音的表面附近，這并不容易。 a^QyYX}\qR  
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現(xiàn)在，來自東京都立大學(xué)的研究員Shota Kondo和副教授Kan Okubo想出了一種新的方法，利用半球形的換能器陣列將毫米大小的物體從反射表面抬起。他們驅(qū)動(dòng)陣列的方法并不涉及單個(gè)元素的復(fù)雜尋址。相反，他們將陣列分割成可管理的區(qū)塊，并使用反向?yàn)V波器找到最佳的相位和振幅來驅(qū)動(dòng)它們，以便在離換能器本身一定距離的地方形成一個(gè)單一的陷阱。通過調(diào)整他們?nèi)绾坞S時(shí)間驅(qū)動(dòng)這些塊，他們可以改變其目標(biāo)場(chǎng)的位置，并移動(dòng)他們所捕獲的粒子。他們的發(fā)現(xiàn)得到了陣列所產(chǎn)生的三維聲場(chǎng)模擬的支持，當(dāng)然也得到了他們用聚苯乙烯球進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的支持，這些實(shí)驗(yàn)本身就說明了問題（見視頻）。 ZA Xw=O5  
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盡管在保持粒子被捕獲和穩(wěn)定方面仍然存在挑戰(zhàn)，但這項(xiàng)令人興奮的新技術(shù)有望在將聲學(xué)捕獲從科學(xué)好奇心轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)室和工業(yè)的實(shí)用工具方面取得重大進(jìn)展。