Вспомните фантастические фильмы, где объекты притягиваются и перемещаются с помощью лучей. Оказывается, наука не так уж далека от подобных технологий.
Ученые уже научились поднимать и контролировать движение микроскопических объектов с помощью световых и звуковых лучей – эта технология называется оптическим или акустическим пинцетом. Но у нее есть существенный недостаток: для работы требуется строгий набор условий.
Недавно исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали новый метод манипулирования объектами на расстоянии с помощью звука, который позволяет им двигаться по сложным траекториям, огибая препятствия. Эта технология, получившая название «формирование импульса волны», не зависит от физических свойств объекта или окружающей среды. Ученые продемонстрировали ее в действии, заставив плавающий шарик для пинг-понга перемещаться по лабиринту из препятствий в резервуаре с водой.
“Оптические пинцеты работают, создавая своего рода световую “яму”, в которую попадает частица, – объясняет руководитель исследования Ромен Флёри. – Но если рядом есть другие объекты, эту “яму” трудно создать и перемещать”. Новый метод не удерживает объекты в ловушке, а аккуратно подталкивает их в нужном направлении, как хоккеист клюшкой управляет шайбой.
Система, разработанная учеными, удивительно хитра. Вокруг резервуара с водой разместили динамики и микрофоны. Динамики генерировали звуковые волны, которые толкали шарик для пинг-понга. Микрофоны регистрировали отражение этих волн от шарика, что позволило рассчитать оптимальный импульс, который нужно передать шарику, чтобы он обогнул все препятствия.
“Метод основан на законе сохранения импульса, что делает его невероятно простым и универсальным, – добавляет Флёри. – Именно поэтому он так многообещающ”.
Исследователи экспериментировали как с неподвижными, так и с движущимися препятствиями, чтобы сымитировать среду, которая может меняться самым неожиданным образом. Ученые надеются, что их разработка найдет применение в биомедицине, например, для доставки лекарств непосредственно к раковым клеткам.
Технология также может быть полезна для манипулирования клетками или биологическими тканями вне организма, поскольку не требует использования инструментов, которые могут повредить или загрязнить объект исследования.
В будущем ученые планируют адаптировать технологию для работы с микроскопическими объектами и исследовать возможность использования не только звука, но и света.
Статья с описанием результатов опубликована в журнале Nature Physics.
Читайте также: Эти загадочные звуки озадачивают ученых уже несколько десятилетий. Что их вызывает, остается неизвестным
