“声镊”微调，非接触操控物体

来自东京都市大学的研究人员已经成功地改进了利用声波提升小颗粒的技术。他们的“声波镊子”已经可以在没有物理接触的情况下将物体从反射表面上抬起，但稳定性仍然是一个问题。

　　

   

   

视频:(左)一个传感器阵列和一个小粒子的提升的插图。(中)粒子抬升时阵列产生的不同声场。(右)“声镊”举起一个粒子，并在整个阵列由手移动时将其固定。    

东京都市大学的研究人员已经成功地改进了利用声波提升小颗粒的技术。他们的“声波镊子”已经可以在没有物理接触的情况下将物体从反射表面上抬起，但稳定性仍然是一个问题。现在，通过使用一种自适应算法来微调镊子的控制方式，他们已经大大提高了粒子被稳定举起的程度。随着进一步的小型化，这项技术可以部署在包括太空在内的广泛环境中。

任何站在扬声器旁边的人都可以证明，声波可以产生一种真正的物理力量。通过在正确的频率、振幅和相位上正确安排“扬声器”，就有可能将这些波叠加在一起，建立一个可以推动、提升和握住物理物体的影响场。这种“声镊”技术有望实现对小物体的完全无触点、无污染操作。

去年，来自东京城市大学的Shota Kondo博士和副教授Kan Okubo利用小型超声换能器的半球形阵列实现了毫米级颗粒的非接触提升和运动。传感器将根据一种独特的算法单独驱动，允许它们建立声压场，最终提升和移动物体。然而，他们的“声镊”的稳定性仍然是一个突出的问题。

现在，同一个团队已经提出了一种方法，使用相同的设置来实现显著的增强，他们如何从刚性表面提起粒子。有两种驱动传感器的“模式”，在这种模式下，它们的半球阵列的相反的一半被驱动进相和出相。该团队的新见解是，不同的模式更适合做某些事情。从表面上的一个粒子开始，“同相”激发模式可以更好地将粒子提升并移动到接近表面的地方，精确地瞄准相距仅一厘米的单个粒子。同时，“反相”模式更适合将被抬升的粒子带到阵列的中心。因此，通过在两种模式之间进行自适应切换，他们现在可以充分利用这两种模式的优点，实现良好控制、稳定的提升，以及提升后陷阱内部更稳定。

这是未来技术向前迈出的重要一步，未来技术可能会被用于处理需要严格保持无污染的样品。该团队还希望有一天它能在太空中得到实际应用，因为在太空中与重力竞争不再是一个问题。

Improved mid-air acoustic tweezers using adaptive phase and amplitude control