Вчені, використовуючи крихітне звукове ласо, зловили в пастку мікроскопічні об'єкти
Вихрові утворення можуть бути різними, від величезних і смертельних торнадо до маленьких і безпечних вихорів, які не можна побачити неозброєних поглядом. І якщо від великих вихорів і торнадо необхідно рятуватися, то крихітні вихори можна змусити працювати на користь науки. Саме з такого крихітного вихору, створеного за допомогою ультразвукових хвиль, вчені створили свого роду звукове ласо, пастки, в яку можна зловити і з допомогою якої можна переміщати мікроскопічні об'єкти різного роду.
У статті, опублікованій в онлайн-виданні Applied Physics Letters, дослідники з відділу машинобудування Брістольського університету і університету медичних наук і технологій інституту Данді продемонстрували, що всілякі крихітні частинки, такі як живі клітини і різноманітні наночастинки можуть бути спіймані в пастку звукового вихору. Цим вихором, що діють як звукове ласо, можна досить просто управляти, повільно і обережно переміщаючи спіймані мікроскопічні частинки. Така технологія може використовуватися для вирішення досить широкого кола задач, таких, як "збірка" штучних тканин з набору окремих клітин, складання складних наноматеріалів і метаматеріалів.
В основі розробленої технології лежать акустичні вихори, що описуються так званими математичними функціями Бесселя. Ці функції визначають конфігурацію і динаміку звукового ласо, вектора імпульсу його лінійного і обертального моменту, які можуть змусити захоплені об'єкти обертатися або переміщатися в необхідному напрямку.
Звукове ласо являє собою кругле пристрій, у складі якого знаходяться 16 джерел ультразвуку, кожен з яких здатний відтворювати звукові коливання, що поширюються у певному напрямку і мають власну частоту, амплітуду і фазовий зсув. Комбінація звукових хвиль, випромінюваних всіма джерелами, що призводить до створення в межах обсягу операційного пристрою вихрових звукових коливань, що мають заздалегідь розраховані характеристики. Області мінімумів цих коливань є власне пасткою, а переміщення фронтів тиску звукової хвилі змушує спіймані частинки переміщатися в потрібному напрямку.
Брюс Дринкуотер (Bruce Drinkwater), професор в області ультразвукових технологій відділу машинобудування Брістольського університету, розповідає: "Наші дослідження показали, що за допомогою вихору ультразвукового ласо ми можемо захопити і перемістити в потрібне місце частинки по будь-якій траєкторії. Але найцікавіше полягає в тому, що наш метод є абсолютно безконтактним, безпечним і він відмінно підходить для маніпуляції такими речами, як клітини, що розглядаються під мікроскопом. З невеликими модифікаціями розроблена нами технологія може стати частиною виробничих потокових ліній, на яких будуть проводитися елементи людських тканин і штучні органи".