Голографические акустические элементы для манипулирования левитирующими объектами

Звук позволяет левитировать объекты различного размера и из различных материалов в воздухе, воде и тканях. Это дает возможность манипулировать клетками, жидкостями, соединениями или живыми организмами, не прикасаясь к ним и не загрязняя их. Однако акустическая левитация требовала размещения объектов внутри акустических элементов или обеспечивала ограниченную подвижность. В настоящей работе мы оптимизируем фазы, используемые для управления ультразвуковой фазированной решеткой, и показываем, что акустическую левитацию можно применять для перемещения, вращения и манипулирования частицами даже с помощью одностороннего излучателя. Кроме того, мы предлагаем концепцию голографических акустических элементов, которая обеспечивает быстрое формирование ловушек и создает связь между оптическим и акустическим захватом. Акустические структуры в форме пинцетов, твистеров или бутылок оказываются оптимальными механизмами для тяговых лучей или бесконтейнерной транспортировки. Левитация с помощью одного луча может использоваться для манипулирования частицами внутри организма в приложениях адресной доставки лекарств или акустически управляемых микромашинах, не создающих помех магнитно-резонансной томографии.