新技術用聲波鑷子隔空夾取物體

日本東京都立大學（Tokyo Metropolitan University）的研究人員發明了一種技術，利用聲波在不需要接觸物體的情況下操控物體。

這種技術和「光鑷」技術類似，都是在不接觸物體的情況下夾取和操控物體。區別在於光鑷通過高度聚焦激光束產生力量移動微小物體，而這項新技術使用的是聲波。

光鑷技術近年來在生物、化學和電子行業獲得廣泛應用，比如2018年諾貝爾物理獎的一半授予了已故物理學家阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin）對光鑷技術所做的貢獻。

研究者表示，光鑷存在它的局限性，對被操控物體的特性有一定要求，而聲波鑷子可操作對象的材料和體積的範圍都更廣。在這份研究進行的實驗中，他們成功操控了只有毫米大小的聚苯乙烯小球。

但是聲波鑷子技術相對光鑷較新，還有不少技術障礙有待解決。比如，如果被操控的物體與聲波傳感器的距離較遠，則難以精確控制。

這份研究想出了一個新方法解決了這個問題。東京都立大學副教授大久保菅（Kan Okubo）介紹說，他們設計了一個由聲波傳感器組成的半球形陣列，以前的技術障礙在於無法對陣列內單個聲波傳感器進行實時的控制。

他們繞開了這個難題，把這個陣列分成幾個區塊，使用一個逆濾波器（inverse filter）挑選最佳的相位和振幅，讓它們在距離這些傳感器一定距離的位置形成一個新的聲波阱，利用這個聲波阱去控制位於較遠位置的被操作的物體。通過改變新形成的聲波阱的位置，研究人員就能移動要操作的目標粒子。

研究者表示，雖然這項技術還存在其它挑戰，比如粒子維持被夾取狀態的穩定性還有待改善，但是，這份研究獲得的突破已經展示了聲波鑷子廣闊的應用前景。研究人員相信它很快就能走出實驗室，在很多行業發揮它的用處。

這份研究8月2日發表於《日本應用物理學雜誌》（Japanese Journal of Applied Physics）。