Новости

Ученые впервые сформировали акустический крючок из звуковой волны

21 января 2020 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: мировые нанотехнологии, физика, акустический крючок, биомедицина

Ученые Томского политехнического и Томского государственного университетов вместе с коллегами из Испании смоделировали, а затем и экспериментально подтвердили существование нового типа криволинейных акустических волновых пучков — акустических крючков (acoustical hooks).

Acoustical hooks представляют собой искривленную акустическую струю и обладают важным свойством: они изгибаются на расстоянии меньше длины волны. Это позволяет рассматривать их как перспективный инструмент для манипуляции частицами с помощью ультразвука на очень маленьком расстоянии — на субволновом уровне. Подобные манипуляции необходимы в биомедицинских исследованиях, при синтезе новых материалов.

Ранее ученым был известен лишь один тип искривленных оптических лучей — пучки Эйри и их производные. Их впервые получили в 2007 году. Физические свойства пучков позволяют их использовать как раз для управления мелкими частицами, что интересно для микрофлюидики и клеточной биологии. Получение таких пучков требует достаточно сложного оборудования. Поэтому исследователи в разных странах ищут новые типы искривленных пучков, которые можно было бы получать значительно проще.

«Поиск принципов создания новых искривленных пучков — это интересная современная область исследований, открывающая широкие перспективы как с фундаментальной точки зрения, так и с практической, — говорит руководитель проекта, старший научный сотрудник отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин. — В 2018 году наш авторский коллектив теоретически предсказал существование нового типа искривленного самоускоряющегося светового луча, по форме напоминающий крючок. Мы его так и назвали в опубликованных работах — фотонный крючок. Здесь речь идет об искривленной электромагнитной волне. И возник вопрос: могут ли такие кривые пучки формироваться из акустической волны? В новой статье мы утвердительно ответили на этот вопрос. И получать такой акустический крючок несравнимо проще, чем пучки Эйри».

Для получения акустического крючка исследователи использовали микрочастицу из диэлектрического материала Рексолит с важной особенностью — несимметричной формой. Эту частицу в ходе экспериментов помещали в воду и облучали ультразвуком. Проходя через частицу такой формы, звуковая волна на выходе из частицы искривлялась в форме крючка. Проводились эксперименты на базе Политехнического университета Валенсии (Испания).

«Основная область применения акустических крючков на сегодня — это биомедицина, синтез новых материалов, управление перемещением наночастиц с помощью ультразвука с высокой субволновой точностью. Они могут быть использованы в тех условиях и с теми частицами, для которых другие типы криволинейных акустических пучков типа Эйри не подходят, — отмечает Игорь Минин. — В дальнейшем мы планируем провести эксперименты, в которых попробуем использовать акустические крючки непосредственно для манипуляции частицами».

Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Программы повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета.

Результаты исследования опубликованы в журнале Results in Physics (IF: 3,042; Q1).

Акустический крючок

Акустический крючок

Добавить комментарий

  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4