Wissenschaftler verwenden phononische Kristalle zur Herstellung dynamischer akustischer Pinzetten

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Wissenschaftler verwenden phononische Kristalle zur Herstellung dynamischer akustischer PinzettenAkustische Pinzetten sind ein leistungsstarkes Werkzeug zur kontaktlosen Manipulation von Partikeln und Zellen mit Hilfe von akustischen Strahlungskräften (ARF), die durch die Übertragung von akustischen Wellenimpulsen erzeugt werden.

Sie spielen eine wichtige Rolle in der Display-Technologie, bei biomedizinischen Sensoren, Bildgebungsgeräten, Diagnostik und anderen.Obwohl stehende Wellen oder Schallstrahlen in akustischen Pinzettengeräten verwendet wurden, um Partikel einzufangen, ist ein riesiges Phased Array oder eine Verschiebeplattform erforderlich, um die Wellenphase zu verschieben oder die Schallquelle für dynamische Manipulationen, die zeitvariable akustische Felder erfordern, zu bewegen.

Gegenwärtig ist es immer noch eine Herausforderung, die dynamische Manipulation in einem winzigen Mikrokanal mit einer einfachen, flexiblen, kostengünstigen und Einwegmethode zu erreichen.Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof.

Zheng Hairong von den Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat sich der Herausforderung einer umfassenden, dynamischen Manipulation von Partikeln und Zellen in einem Mikrokanal durch die Integration von Akustofluidik, Physik und Herstellung von phononischen Kristallen auf der Mikroskala gestellt.In dieser Studie erzeugte eine durch chemisches Ätzen hergestellte phononische Kristallplatte (PCP), die sich im Mikrokanal befand, ein abstimmbares und zeitvariantes Schallfeld, das eine nichtisotrope und reversible ARF erzeugte, die in Echtzeit eingestellt werden konnte.

Die ARF entstand aus der Wechselwirkung der einfallenden Schallwellen mit der resonanten Anregung von zwei verschiedenen Moden in der phononischen Kristallplatte.Diese spezifischen Modi könnten durch einfache Änderung der Antriebsfrequenz flexibel umgeschaltet werden.

Diese Änderung der Frequenz induzierte ein hochgradig lokalisiertes akustisches Feld, das eine negative ARF erzeugte, um Partikel einzufangen, zusammen mit einem Streufeld, das eine positive ARF dazu veranlasste, Partikel schweben zu lassen.In Verbindung mit einer Offset-Schallquelleneinstellung für den PCP-Ort könnte eine Strahlungskraft, die durch den Feldgradienten entlang des Kanals induziert wird, levitierte Mikropartikel oder Zellen weiter in Richtung der Quelle entlang einer bestimmten vordefinierten….

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