“没有人会听到你在太空中的尖叫声”-同样著名的电影《异形》（1979）中的这个著名短语从字面上告诉我们两件事。 首先，这是一部恐怖电影，其次，在真空中并没有传播我们许多人从出生起就习惯于听的声音，即声音。 声波始终无处不在，尽管我们看不到它们。 如果可以的话该怎么办？ 更准确地说，如果声音可以用作“远动”力怎么办？ 设置设备，选择频率和声音-对象随心所欲地移动。 今天，我们将考虑一项名为全息声镊子的新技术的研究，科学家利用这种技术迫使粒子按照其指示的模式悬浮。 科学家如何设法用微粒制成铜矿场，这项技术的效率如何，科学家可以看到什么样的应用？ 我们将在研究小组的报告中寻找这些和其他问题的答案。 走吧
学习基础科学家将他们的全息声镊技术（以下简称HAP）与其表亲GOP（缩写为缩写）－全息光学镊子进行了比较。 GOP于1986年开始了成功的旅程。 从那时起，这项技术就一直积极地参与医学，DNA研究以及三维投影的创建。 本质上，GOP允许您通过激光辐射来操纵单个粒子。 HAP可以做到这一点，只是使用声波（或超声波）代替光。
催眠下可以像蜜蜂一样飞翔的物体的尺寸范围从1微米到1厘米或更大，这非常令人印象深刻。 目前，可以在空气和水中实现粒子悬浮。 但是，科学家们还谈到了实现这种技术以在生物物体内部（例如在人体内部）工作的可能性。 研究人员正在研究HAP并不是出于好奇，而是希望创建一种新的医疗工具。
值得注意的是，HAP的单位输入功率的声辐射功率比光镊的声辐射功率高五个数量级。 因此，HAP成为在蜂窝级别的设备中工作的绝佳选择。
研究人员指出，以前由于声波已经可以将粒子定位在正确的位置，但是可以成组放置。 在这项研究中，实现了一项技术，该技术使您可以沿单个图案（路线）移动单个粒子。 一个发送到左边，另一个发送到左边，第三个发送下来，依此类推。 以前最大可能是通过微流体腔中的发射环在二维空间中仅单独操纵两个水颗粒。
在这里，所有的实现都略有不同。 研究人员使用了
超声相控阵* ，通过一种算法来控制其辐射场。
超声相控阵* -一种可以在不移动阵列本身的情况下更改焦点位置或创建多个技巧的设备。
GOP技术中使用的算法不适用于声学镊子。 在光学中，仅关注粒子以捕获它就足够了。 但是，在声学中，只能捕获声阻抗*小于环境声阻抗*的粒子。 换句话说，颗粒应具有“负对比度”。
声阻抗*是介质的声阻抗，即 声压振幅与空速波动的比率。
但是，空气和水中的大多数颗粒都具有正的对比度。 因此，仅在驻波的某些部分（在节点中），在
集中的涡流*等中，才可能由于声波捕获粒子。
红点标记了驻波的节点。集中的涡流* -极低强度且直径无穷大的涡流管，在此之后，液体开始围绕它们绕圈运动。
因此，研究人员使用迭代反向传播（IB）算法来计算晶格元素的发射相位。
作为“试验飞行员”的是直径为1到3毫米的聚苯乙烯球。
空气中有颗粒的安装演示（对我来说是非常酷的）。研究成果在第一个测试开始时，粒子一动不动地位于反射表面上。 当声束聚焦在位于此表面上的粒子上时，局部驻波会产生，并且第一节点位于表面上方的λ/ 4位置（图像编号1）。 这是由于入射场和反射场之间的干扰。 在这个位置上，在所有三个维度上，捕获粒子所需的力会聚。 为了同时操作多个粒子，必须立即创建多个焦点，这会导致在折射上方出现的位置捕获粒子。
图片编号1在这里，我们需要上述算法，该算法将允许我们标记粒子位置的焦点。 发射阶段进而动态地控制焦点的移动，从而控制粒子的移动。
根据科学家的说法，IB算法的使用可确保焦点处的压力幅度最大，而不同点之间的偏差也最小。 因此，无论要操纵的粒子数量如何，粒子之间的最小距离为1.3厘米（1.5λ）。
演示了在反射器上方以λ/ 4的高度在空气中处理10个粒子的过程。减小粒子之间的距离会导致焦点融合，从而无法单独操作粒子。
在输入功率9.5 W时，激励信号电平为10
Vpp（峰峰伏特）* ，这使得可以同时操作12个粒子成为可能。 如果信号增加到16 Vpp，则被操纵的粒子数将为25。
Vpp（峰峰值电压）*是信号的峰值电压，从波的顶部到波的底部测量。
研究还表明，功率的增加不会影响可能操纵的粒子的最大数量。 因此，当尝试捕获28个粒子时，开始出现不需要的伪影，其强度等于捕获点的强度。
演示了25个粒子的操纵。HAP还设法用于生成单涡旋波束，以捕获和传输轨道脉冲矩。
粒子的三个独立涡旋。该系统允许使用IB算法一次生成具有独立手性的多个旋涡。
该视频显示了水面上的三个单独的涡流，科学家们实时更改了它们的手性。涡流之间的距离故意较大，以便更好地观察该过程。 但是，科学家能够获得的最小距离是1.4厘米（1.6λ），同时发生的最大涡旋数是5。
科学家还通过在系统中重新创建了声学双陷阱的理论来测试其原理（下面的视频）。 也可以将双阱和涡旋的力结合起来，但是，这种方法不允许粒子长时间悬浮，因为这种联合力比横向力弱30倍。
双陷阱+旋风。该视频还显示，所有四个粒子的方向都不同，可以通过旋转双陷阱来改变它的方向。 系统的这种配置使得可以同时实现7个双阱，它们之间的最小距离约为1.4λ。
有待验证三维操作。 为了做到这一点，科学家们使用了一个双面光栅，其中两个光栅方向相反（16x16发射器），它们之间的间隔为23厘米（26.7λ），这使得一个人可以获得几个驻波，其节点位于所需的位置。
三维操纵12个粒子。使用全息光学镊子，您可以一次对27个粒子进行三维操纵。 对于HAP，由于设备尺寸（16x16），空间离散和压力水平，该数目较少（12个粒子）。 但是，科学家设法对25个粒子进行了部分控制。 随着强度的增加，其中一些会“滑出”手柄，以增强对空气中颗粒振动的抵抗力。
要更详细地了解这项研究（计算，算法的操作，方法），建议您查看
科学家的
报告和
其他材料 。
结语声音并不像乍看起来那样简单（原来是一个奇怪的短语）。 科学界对光学及其组件的研究，新的应用方法的识别和某些光学方面的实现给予了很多关注。 但是，在声学方面，有很多有趣的事情不仅令人惊讶，而且非常有用。
科学家自己在研究中说，他们的工作旨在实现医学。 这项技术的主要任务是创造一种能够将颗粒（例如药物）引导至人体必不可少的部分的技术。 更不用说颗粒本身可以非常小的事实，这不仅在治疗中，而且在复杂生物系统的研究中都开辟了新的可能性。
新安装已显示出良好的效果。 当然，还有很多事情有待加强，改进和改进，但已经采取了第一步。 这样的作品不仅应特别注意其执行的陡峭性和可行性，而且还应关注科学家追求的目标。 当这些目标与人类福祉相关时，研究和实施人类福祉的人应受到双重尊重。
结语2.0亲爱的读者，今天，我们终于与您见了（或更确切地说，是今年的最后一次）。 有很多令人难以置信的，令人惊奇的，有时只是有趣的研究，发现，作品和理论。 我相信明年将为我们提供更多的科学研究。 那很好。 科学在发展，我们也在与时俱进。
无论您如何庆祝新年的到来（或根本不庆祝），都不要忘记亲人，照顾他们，爱与被爱，保持好奇心，珍惜每一刻，不要在消极情绪上浪费时间（神经细胞恢复得非常缓慢）并成为很高兴 明年见。
而且不要以为我忘记了星期五以及现在的新年主题：
尽管这是一个广告，但视频本身却非常美丽且非常动人。 是的，座右铭是正确的-“获得更多的奉献”。
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