科技INF 18-12-31 11:20
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【隔空取物,不是魔术!以声波操纵物体移动,无创手术创新工具「声钳」诞生】
手术台上,外科医师有条不吝地操作着手术刀、剪刀、镊子、止血钳等器具,这是我们熟知的手术情景;但未来,可能有一种不用动刀、不用见血的「声钳」医疗技术,可让医师在不碰触患者的前提下执行一系列医疗行为。
2 个月前,高龄 96 岁的 Arthur Ashkin 以 1986 年开发的光钳技术荣获 2018 年诺贝尔物理学奖,这种工具利用光线的辐射压来操纵极微小物体,比如人体细胞。
现在,科学家设法将相同原理转移到声学领域,也就是声钳:利用多道声波组成复杂声场,操控声场中的物体。来自英国布里斯托大学的超音波工程学教授 Bruce Drinkwater 与西班牙纳瓦拉大学的计算机科学家 Asier Marzo Pérez,现在已经成功研发出能操纵微小物体的声学悬浮装置,且可同时将多个物体往不同方向移动,团队将之称为全像声钳。
原型设备是两面「喇叭阵列」,一面阵列有 256 个宽度各仅 1 厘米的喇叭,彼此相对形成错综复杂的声场,而喇叭发出的声音频率极高,达 40kHz,人耳听不到。
在该声场中,「高强度区域」会排斥物体,「低强度区域」则成为物体安顿的避难所,透过控制每个喇叭发声的时间点,研究人员成功在声场内移动 25 个保丽龙小球,不只可以操控它们跳一场空中舞蹈,甚至还能叫它们穿针引线「缝衣服」。
新论文发表在《美国国家科学院院刊》 http://t.cn/Ebjsy9Y