Голографический акустический пинцет может быть использован для создания 3D-дисплеев

Прочитано: 425 раз(а)


Система голографического акустического пинцета использовалась для одновременного подвешивания до 25 объектов в воздухе. Подвиг был достигнут Брюсом Дринкуотером в Университете Бристоля в Великобритании и Асьером Марзо в Государственном университете Наварры в Испании, которые использовали сложный набор громкоговорителей для создания запутанного, контролируемого поля звуковых волн. Дуэт считает, что их установка может иметь важные медицинские приложения в ближайшем будущем, а также может быть использована для создания физических 3D-голограмм.

Оптический пинцет был изобретен в 1986 году Артуром Ашкиным , который поделился Нобелевской премией 2018 года за то, что показал, что небольшие диэлектрические объекты, включая бактерии и вирусы, можно поднимать и манипулировать с помощью сфокусированного луча лазерного света. С тех пор были разработаны голографические оптические пинцеты (ГОП) для манипулирования несколькими объектами и сборки трехмерных микроструктур. Однако у голографического акустического пинцета есть несколько недостатков. Поскольку свет может проходить только через прозрачные среды, ГОП не могут работать в более непрозрачных средах, включая ткани человека. Другая проблема заключается в том, что лазеры, используемые для создания ГОП, доставляют значительное количество энергии, которая может повредить объекты, такие как живые клетки.

Напротив, HAT позволяют манипулировать объектами в широком диапазоне жидких и твердых сред. HAT работают с энергетической эффективностью более чем в 100 000 раз выше, чем ГОП, что означает, что гораздо меньше энергии доставляется объектам, что приводит к меньшему ущербу для объектов, которыми манипулируют. Кроме того, HAT способны манипулировать более крупными объектами (до сантиметровой шкалы), чем ГОП.

Запутанное звуковое поле

Drinkwater и Marzo создали систему HAT, которая предлагает преимущества HOT, но при этом использует гораздо меньше энергии. Их система управляется алгоритмом, который создает сложное звуковое поле путем точного контроля фаз звуковых волн 40 кГц, излучаемых массивом из 256 маленьких громкоговорителей.

Они протестировали установку, во-первых, одновременно подвешивая до 25 миллиметровых сфер полистирола в воздухе. Исследователи также смогли вшить отрезок нити в кусок ткани, просто прикрепив полистироловую сферу к каждому концу и точно контролируя их движения.

Drinkwater и Marzo уверены, что в скором времени HAT можно будет использовать для сборки объектов в микронных и миллиметровых масштабах. Создавая еще более сложные поля звуковых волн, их технология может использоваться для приостановки больших массивов физических трехмерных пикселей. Это может быть использовано для создания осязаемых голограмм в воздухе.

Теперь дуэт будет работать над адаптацией существующих настроек для манипулирования объектами в воде; стремясь продемонстрировать технологию примерно через год. Вскоре после этой демонстрации они надеются, что их методы будут в дальнейшем адаптированы, что позволит манипулировать объектами в биологических тканях, потенциально позволяя осуществлять сложное, неинвазивное позиционирование клеток и целевую доставку лекарств.

Голографический акустический пинцет



Новости партнеров