現在你可以3D列印自己的聲波牽引光束了。 現在你可以3D列印自己的聲波牽引光束了。

現在你可以3D列印自己的聲波牽引光束了。

現在你可以3D列印自己的聲波牽引光束了。
手提聲波牽引束:在家就能搭建

2015年,研究人員製造出首個單向聲波牽引束,並由此產生了(聲波)。如今,同一群科學家改進了這項發明的設計,使其更加簡化,任何擁有3D列印機的人都可以製造自己的便攜式牽引束。

過去,科學家曾利用聲波來推動和拉動微小物體。然而,這些方法需要從多個方向發射聲波的裝置。一年多前,布里斯託大學和蘇塞克斯大學的物理學家在《自然》雜誌上發表了一篇文章,展示了第一個僅使用單束聲波的聲波牽引裝置。這種新裝置並非依賴多束聲波之間的相互作用,而是透過複雜的電子陣列來操控聲波的形狀及其捕捉物體的能力。它甚至可以捕獲微小的珠子,甚至是一隻蒼蠅。

可惜的是,由於電子陣列的存在,最初的設計過於昂貴且複雜,一般DIY愛好者難以製作。因此,該研究的第一作者、目前在布里斯託大學擔任研究助理的阿西爾·馬爾佐(Asier Marzo)對儀器進行了改進,使其能夠被業餘愛好者自行製作。首先,他修改了設計,去掉了電子元件。新設備不再使用電子元件來調製聲波,而是利用自身的物理結構來實現這項功能。

馬爾佐在新聞稿中表示:“我們可以利用一種稱為超材料的物質來調製簡單的聲波,這種超材料本質上是一塊包含許多不同長度管狀結構的物質。聲波穿過這些管狀結構,當它離開超材料時,就具有了正確的相位,從而可以產生牽引光束。”

為了製造出理想形狀的聲波管,馬爾佐和他的團隊轉向了3D列印技術。但這帶來了一個挑戰:對於家庭愛好者來說,使用解析度不高的商用3D列印機來複製這種超材料,聲波管的細節不能太豐富。但它們又必須能夠準確地改變聲波的形狀。

研究人員開發出滿足所有要求的超材料後,用Arduino控制器為該裝置供電。設計完成後,他們將研究成果以開放取用論文的形式發表在《應用物理快報》(Applied Physics Letters)期刊上。為了幫助讀者復現他們的工作,研究人員在上面的影片中提供了逐步說明,並在Instructables網站上提供了材料清單、數位檔案連結以及更多詳細資訊。

手持式牽引光束看起來很有趣,但它也具有科學用途。懸浮物體的行為與微重力環境下的物體類似。因此,像馬爾佐一樣用牽引光束懸浮細胞、微生物甚至胚胎,可以幫助我們預測這些微小物體在太空中的行為。隨著創客社群不斷改進便攜式牽引光束,他們可能會取得科學發現,甚至改進設計以嘗試控制更大的物件。敬請期待-祝您懸浮愉快!