Звуковые волны: новый чип для манипуляции объектами

Звуковые волны, обычно воспринимаемые нами как носители звука, от голоса до музыки, обладают потенциалом для гораздо большего: они могут управлять физическими объектами, подобно вибрации предмета на динамике. Исследователи из Вирджинского политехнического университета разработали новый чип, способный использовать акустические волны для точного манипулирования жидкостями и микрочастицами.

Эта разработка открывает значительные перспективы для медицины, предлагая возможности для неинвазивных хирургических процедур и эффективного разделения компонентов крови, например, в роли центрифуги. Основной сложностью до сих пор было получение на электронных чипах необходимой формы акустических волн. Традиционные преобразователи (межпальцевые транcдьюсеры, IDT) генерировали плоские волны, недостаточные для захвата и точного перемещения объектов. Команда профессора Чжэньхуа Тяня предложила элегантное решение: создание собственной технологии генерации акустических волн непосредственно на чипе.

Суть инновации заключается в модификации формы и электродов акустического излучателя. Это позволило создавать сложные, перекрещивающиеся и настраиваемые акустические поля. Разработанные чипы обладают высокой степенью кастомизации, позволяя формировать акустические волны с нужными характеристиками — наклонять, изгибать и синхронизировать их. Такая гибкость дает возможность создавать мощные и дальнобойные акустические потоки, превосходящие возможности стандартных IDT.

Созданный командой Тяня чип представляет собой не просто новый инструмент, а новый метаматериал. Он спроектирован так, чтобы активно управлять энергией акустических волн, изменяя их функциональность. Такая адаптивность критически важна для различных применений: от точного управления потоками и частицами до маршрутизации волновых сигналов. Потенциальные области применения включают неинвазивную хирургию, создание биосенсоров, микропроизводство и системы охлаждения полупроводников.

Исследователи продолжают изучать новые возможности применения разработанных технологий. Успешное применение чипов для управления акустическими волнами как в жидких, так и в твердых средах открывает широкие перспективы для развития этой инновационной технологии.