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全息相控阵声镊
2020-05-01

无论是哈利波特中的悬浮咒,还是孙悟空对金箍棒的呼之即来挥之即去,隔空浮物和隔空取物是人类自有文明以来一直存在的梦想。近代科技的发展一定程度帮助人们实现了这个梦想,许多悬浮技术,如磁悬浮和光悬浮(光镊)逐渐进入生活、科技、教育等领域,然而上述技术各有缺陷。对磁悬浮来说,所悬浮物体必须有磁性,且为了产生巨大磁场需要消耗很多能源;对光悬浮来说,尽管这项技术在2018年获得了诺贝尔物理学奖并在生物研究中获得了很多应用,但此技术只能浮起很小的物体,且高强激光所携带的能量会对所悬浮对象尤其是生物样品产生破坏。

鉴于上述研究和发展现状,南开大学化学学院的张新星团队使用声音作为悬浮动力,通过复杂的相控阵设计、计算机编程、物理模拟等手段,开发了一系列声悬浮装置,并将其命名为“全息相控阵声镊”。“全息”表明这些装置可在三维空间移动被悬浮物体;“相控阵”表明所用技术与相控阵雷达等顶尖技术同出一源;“镊”则表示对被悬浮对象的夹取和移动。与磁悬浮只能悬浮起有磁性的物质不同,全息相控阵声镊原则上可浮起和移动任何物体。这些装置便携,操作简单,且对人体安全无害。从而真正用声音实现了安全、可精确操控的“隔空浮物、取物、移物”,为无需容器的化学反应提供了可能。

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