基于吉赫兹声流诱导的二次涡旋实现高精度三维粒子操控新策略

本研究针对传统Eckart声流操控精度低、Rayleigh声流作用范围受限的问题，报道了一种边界无关的GHz高频声流诱导二次涡旋新技术。通过调节溶液粘度压缩初级涡流，实现了对多种微粒的稳定三维精准操控，并成功完成细胞水凝胶多层组装，为生物制造与组织工程提供了高通量、高生物相容性的新平台。

　　

声流技术(Acoustic streaming)作为一种快速发展的非接触式操控手段，在微纳粒子操纵领域展现出巨大潜力。然而传统Eckart声流存在操控精度低的局限，而Rayleigh声流仅能在固体边界极近距离工作，严重限制了它们在流体环境中的大空间范围应用。

本研究创新性地提出通过高频（吉赫兹频段，GHz）声流诱导产生边界无关的二次涡旋，并成功应用于精密三维（3D）粒子操控。通过提高溶液粘度，可有效压缩微加工声学换能器产生的初级Eckart声流尺寸，从而在腔室内形成更稳定可控的二次对流声流。通过精确调控换能器位置与功率，实现了对不同类型粒子在3D空间内的任意精准操控。

特别值得关注的是，研究团队成功实现了细胞封装水凝胶（cell-encapsulating hydrogels）的多层组装，验证了该二次涡旋技术的高通量特性和优异生物相容性（biocompatibility）。这种基于二次涡旋的操控技术展现出对多种对象的广泛适用性、高效组装能力以及对活性样本的良好兼容性，在生物制造（bio-fabrication）、材料合成、组织工程（tissue engineering）等领域具有重要应用前景。