Это позволяет рассматривать его как перспективный инструмент для манипуляции частицами с помощью ультразвука на очень маленьком расстоянии — на субволновом уровне
Ученые Томского политехнического и Томского государственного
университетов вместе с коллегами из Испании смоделировали, а
затем и экспериментально подтвердили существование нового типа
криволинейных акустических волновых пучков — акустических крючков
(acoustical hooks). Они представляют собой искривленную
акустическую струю и обладают важным свойством: они изгибаются на
расстоянии меньше длины волны. Это позволяет рассматривать их как
перспективный инструмент для манипуляции частицами с помощью
ультразвука на очень маленьком расстоянии — на субволновом
уровне. Подобные манипуляции необходимы в биомедицинских
исследованиях, при синтезе новых материалов. Результаты
исследования опубликованы в
журнале Results in Physics (IF: 3,042; Q1).
Ранее ученым был известен лишь один тип искривленных оптических
лучей — пучки Эйри и их производные. Их впервые получили в 2007
году. Физические свойства пучков позволяют их использовать как
раз для управления мелкими частицами, что интересно для
микрофлюидики и клеточной биологии. Получение таких пучков
требует достаточно сложного оборудования. Поэтому исследователи в
разных странах ищут новые типы искривленных пучков, которые можно
было бы получать значительно проще.
«Поиск принципов создания новых искривленных пучков — это
интересная современная область исследований, открывающая широкие
перспективы как с фундаментальной точки зрения, так и с
практической. В 2018 году наш авторский коллектив теоретически
предсказал существование нового типа искривленного
самоускоряющегося светового луча, по форме напоминающий крючок.
Мы его так и назвали в опубликованных работах — фотонный крючок.
Здесь речь идет об искривленной электромагнитной волне. И возник
вопрос: могут ли такие кривые пучки формироваться из акустической
волны? В новой статье мы утвердительно ответили на этот вопрос. И
получать такой акустический крючок несравнимо проще, чем пучки
Эйри», — говорит руководитель проекта, старший научный сотрудник
отделения электронной инженерии ТПУ Игорь
Минин.
Для получения акустического крючка исследователи использовали
микрочастицу из диэлектрического материала Рексолит с важной
особенностью — несимметричной формой. Эту частицу в ходе
экспериментов помещали в воду и облучали ультразвуком. Проходя
через частицу такой формы, звуковая волна на выходе из частицы
искривлялась в форме крючка. Проводились эксперименты на базе
Политехнического университета Валенсии (Испания).
«Основная область применения акустических крючков на сегодня —
это биомедицина, синтез новых материалов, управление перемещением
наночастиц с помощью ультразвука с высокой субволновой точностью.
Они могут быть использованы в тех условиях и с теми частицами,
для которых другие типы криволинейных акустических пучков типа
Эйри не подходят, — отмечает Игорь Минин. —
В дальнейшем мы планируем провести эксперименты, в которых
попробуем использовать акустические крючки непосредственно для
манипуляции частицами».
Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда
фундаментальных исследований и Программы повышения
конкурентоспособности Томского политехнического университета.
Пресс-служба ТПУ
Иллюстрация (кликабельно): акустический крючок
Источник: scientificrussia.ru
