EPFL 研究人員已成功利用聲波引導漂浮物體繞過水上障礙物。他們新穎的光學方法為生物醫(yī)學應用(如非侵入性靶向藥物輸送)帶來了巨大希望。
2018 年，亞瑟·阿什金因發(fā)明光鑷而獲得諾貝爾物理學獎：光鑷是一種可用于操縱微觀粒子的激光束。雖然光鑷可用于許多生物應用，但它需要極其受控的靜態(tài)條件才能正常工作。
“光鑷的工作原理是創(chuàng)建一個光‘熱點’來捕獲粒子，就像一個球落入一個洞中一樣。但如果附近有其他物體，這個洞就很難形成和移動，”洛桑聯(lián)邦理工學院工程學院波浪工程實驗室負責人羅曼·弗勒里 (Romain Fleury) 說。
弗勒里和博士后研究員巴赫蒂亞爾·奧拉茲拜耶夫 (Bakhtiyar Orazbayev) 和馬蒂厄·馬萊雅克 (Matthieu Malléjac) 在過去四年中一直在嘗試利用聲波在不受控制的動態(tài)環(huán)境中移動物體。事實上，該團隊的方法——波動量塑造——完全不受物體環(huán)境甚至物理屬性的影響。所需的所有信息都是物體的位置，其余的都由聲波完成。
“在我們的實驗中，我們不是捕獲物體，而是輕輕地推動它們，就像用曲棍球棒引導冰球一樣，”弗勒里解釋道。
該非常規(guī)方法已與法國波爾多大學、哈薩克斯坦納扎爾巴耶夫大學和奧地利維也納科技大學的研究人員合作在《自然物理學》雜志上發(fā)表。
如果聲波是弗勒里類比中的曲棍球棒，那么像乒乓球這樣的漂浮物體就是冰球。在實驗室的實驗中，球漂浮在一個大水箱的表面，它的位置被一個高架攝像機捕捉到。水箱兩端的揚聲器陣列發(fā)出可聽見的聲波，引導球沿著預定的路徑移動，而第二個麥克風陣列則“監(jiān)聽”球從移動的球上反彈時的反饋，稱為散射矩陣。
該散射矩陣與相機的位置數(shù)據(jù)相結(jié)合，使研究人員能夠?qū)崟r計算出聲波在推動球沿其路徑傳播時的最佳動量。
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