东京，日本 - 东京都立大学的研究人员开发了一种新技术，允许使用声波进行小物体的非接触操纵。他们使用了一个半球形超声波换能器阵列来生成3D声场，这些声场稳定地捕获并从反射表面提升了一个小聚苯乙烯球。尽管他们的技术采用了类似于生物学中激光捕获的方法，但可以适应更广泛粒径和材料。
能够不接触移动物体听起来可能像魔法，但在生物学和化学领域，被称为光学捕获的技术已经帮助科学家使用光来移动微观物体多年。事实上，2018年诺贝尔物理学奖的一半授予了Arthur Ashkin（1922-2020），以表彰这项技术的显著成就。但激光的使用并非没有缺点，特别是对可以移动物体的属性有限制。
进入声学捕获，一个使用声波而不是光波的替代方案。声波可以应用于更广泛的对象大小和材料，以至于成功操纵毫米大小的粒子是可能的。尽管它们的存在时间不如光学捕获长，但声学悬浮和操纵在实验室设置和超越中显示出特别的潜力。但需要克服的技术挑战很大。特别是，实时单独且准确地控制大量超声波换能器并不容易，并且获得正确的声场以提升远离换能器本身的物体，特别是在反射声音的表面附近。
现在，东京都立大学的研究员Shota Kondo和副教授Kan Okubo提出了一种新方法，使用半球形换能器阵列从反射表面提升毫米大小的物体。他们的驱动阵列方法不涉及对单个元素的复杂寻址。相反，他们将阵列分成可管理的块，并使用反滤波器找到最佳的相位和幅度来驱动它们，以在换能器本身的一定距离处形成单个陷阱。通过调整他们随时间驱动块的方式，他们可以改变目标场的位置并移动他们捕获的粒子。
他们的发现得到了由阵列创建的3D声场的模拟的支持，当然还有他们的聚苯乙烯球实验，这些实验不言自明（见视频）。
尽管在保持粒子捕获和稳定方面仍存在挑战，但这一令人兴奋的新技术有望在将声学捕获从科学好奇转变为实验室和工业中的实用工具方面取得重大进展。