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声波牵引光束半空穿针引线,化学家第三遍用声

时间:2019-05-25 22:28来源:农业科技
科学家首次用声波同时操纵多件物体 研究人员在探寻利用声音使物体悬浮的征程中实现了新的飞跃。“武装”了两个扬声器网格的科学家,发现了使多个物体停留在半空的方法,甚至让
科学家首次用声波同时操纵多件物体

研究人员在探寻利用声音使物体悬浮的征程中实现了新的飞跃。“武装”了两个扬声器网格的科学家,发现了使多个物体停留在半空的方法,甚至让它们做一些背离地心引力的缝纫活。

新华社北京12月26日电 用声波“隔空移物”又有了重要进展。欧洲研究人员近日说,他们借助微型扬声器和一种新算法制造出声场,首次实现用声波同时操纵多件物体。这意味着在不太遥远的未来,医生也许能在完全不接触患者的情况下实施一系列手术。

此前,研究人员曾利用声音将单个物体悬浮起来。今年年初,科学家建造了使16毫米宽的聚苯乙烯泡沫塑料球悬浮在空中的“声波牵引光束”。

英国布里斯托尔大学与西班牙纳瓦拉公立大学等机构的研究人员合作,利用这种新算法控制由256个微型扬声器组成的阵列,所产生的声场可通过超声波“捕获”并同时移动多件物体,使它们悬浮于指定位置。研究人员将这项技术称为“声镊”,相关论文发表在美国《国家科学院学报》上。

现在,该团队解决了如何使多个物体同时在半空中停留、旋转和移动的难题。利用两个由256个扬声器组成的网格和一种新的计算机算法,他们成功地同时独立操控多达25个聚苯乙烯球。这些球的直径为1~3毫米,和小型蚂蚁相仿。科学家还利用它们创建了诸如立方体和金字塔等各种形状。

为验证“声镊”系统的精确度,研究人员把两个毫米级聚苯乙烯球附着到一根线的两头,然后用“声镊”成功把这根线“缝”到一块布上。实验还显示,这个系统能同时控制多达25个毫米级聚苯乙烯球在空气中的三维运动。

为进一步展示其精度,该团队还将一根线系在两个聚苯乙烯球上,并利用声学设备使其穿过一块布上的洞。这块布也漂浮在半空中。

研究人员认为,“声镊”技术有望用来在微米尺度操纵细胞,把它们置于3D打印组件或活体组织的指定位置。未来,该技术将在医学等领域有广阔的应用前景,比如可缝合身体内部伤口、把药物送达目标器官等。

这项日前在美国《国家科学院院刊》上展示的最新技术,拥有从生物学试验中的精确操控样本到移动手术工具、药物和人体内肾结石的各种潜在应用。这些医学应用可能很快就会发生,因为扬声器产生的超声波能安全地穿透生物组织,并且已被普遍用于怀孕扫描。

金莎娱乐场官方网站,美国科学家阿瑟·阿什金凭借发明“光镊”技术获得2018年诺贝尔物理学奖,其原理是利用激光束操纵和移动微小物体,例如可以“夹住”原子、病毒以及活细胞等。

研究人员说,“声镊”有着与“光镊”类似的能力,但“声镊”在人体组织内部的相关操作方面比“光镊”更具优势。首先,激光只能穿过透明介质,这局限了它在生物组织里的应用,而超声可无伤害地穿透人体组织,已被用于孕期例行检查及肾结石等疾病的治疗;其次,“光镊”在操控细胞时有把细胞杀死的风险,而“声镊”在达到同样的操控目的时所用能量小得多,操控活细胞的应用需求很多,“声镊”工具是“最适合做这个的”。

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