stringtranslate.com

Акустическая левитация

Акустическая левитация — это метод подвешивания вещества в воздухе против силы тяжести с использованием давления акустического излучения звуковых волн высокой интенсивности . [1] [2]

Он работает по тем же принципам, что и акустический пинцет, за счет использования сил акустического излучения. Однако акустические пинцеты, как правило, представляют собой небольшие устройства, которые работают в жидкой среде и меньше подвержены влиянию силы тяжести, тогда как акустическая левитация в первую очередь связана с преодолением силы тяжести. Технически динамическая акустическая левитация — это форма акустофореза , хотя этот термин чаще ассоциируется с небольшими акустическими пинцетами. [3]

Обычно используются звуковые волны на ультразвуковых частотах [4], таким образом, не создавая звука, слышимого человеком. В первую очередь это связано с высокой интенсивностью звука, необходимой для противодействия гравитации. Однако были случаи использования слышимых частот. [5]

Акустический левитатор стоячей волны типа ланжевена в Аргоннской национальной лаборатории.

Существуют различные методы генерации звука, но наиболее распространенным является использование пьезоэлектрических преобразователей , которые могут эффективно генерировать выходные сигналы высокой амплитуды на желаемых частотах.

Левитация — перспективный метод безконтейнерной обработки микрочипов и других мелких, деликатных объектов в промышленности. Бесконтейнерная обработка также может использоваться для применений, требующих материалов очень высокой чистоты или химических реакций, слишком жестких для того, чтобы происходить в контейнере. Этот метод труднее контролировать, чем другие, такие как электромагнитная левитация, но он имеет то преимущество, что позволяет поднимать в воздух непроводящие материалы.

Хотя изначально акустическая левитация была статичной, она превратилась из неподвижной левитации в динамическое управление парящими объектами - способность, полезная в фармацевтической и электронной промышленности. [6] [7] Этот динамический контроль был впервые реализован с помощью прототипа с шахматной решеткой квадратных акустических излучателей, которые перемещают объект из одного квадрата в другой, медленно снижая интенсивность звука, излучаемого из одного квадрата, одновременно увеличивая интенсивность звука от другой позволяет объекту двигаться практически «под гору». [7] Совсем недавно разработка плат преобразователей с фазированной решеткой позволила более произвольное динамическое управление несколькими частицами и каплями одновременно. [8] [9] [10]

Недавние достижения также привели к значительному снижению стоимости этой технологии. «TinyLev» — это акустический левитатор, который можно сконструировать из широко доступных, недорогих готовых компонентов и одной рамы, напечатанной на 3D-принтере. [11] [12]

История

Экспериментальный

Рисунок эксперимента с трубкой Кундта . Движение частиц за счет сил акустического излучения было первой демонстрацией возможности акустической левитации.

Первая демонстрация возможности акустической левитации была сделана в экспериментах Кундта в трубке в 1866 году. Эксперимент в резонансной камере показал, что частицы могут собираться в узлах стоячей волны силами акустического излучения. Однако первоначальный эксперимент проводился с целью расчета длин волн и, следовательно, скорости звука в газе.

Первую левитацию продемонстрировали Бюкс и Мюллер в 1933 году, которые поднимали капли спирта между кристаллом кварца и отражателем. [13] Следующее достижение было сделано Хилари Сент-Клер, которая интересовалась силами акустического излучения, прежде всего, из-за их применения в агломерации частиц пыли для использования в горнодобывающей промышленности. [14] [15] Он создал первое электромагнитное устройство для создания амплитуд возбуждения, необходимых для левитации, [16] затем перешел к левитации более крупных и тяжелых объектов, включая монету. [14]

Тейлор Ванг был лидером группы, которая широко использовала силы акустического излучения в качестве механизма сдерживания в условиях невесомости, взяв с собой устройство на борту космического корабля " Челленджер" STS-51-B для исследования поведения левитирующих капель в условиях микрогравитации. . [17] Дальнейшие эксперименты проводились в 1992 году на борту Лаборатории микрогравитации США 1 (USML-1), [18] и в 1995 году на борту USML-2. [19]

Самым распространенным левитатором, по крайней мере, с 1970-х годов [20] по 2017 год был рог Ланжевена [21] , состоящий из пьезоэлектрического привода, металлического передатчика и отражателя. Однако это требовало точной настройки расстояния между передатчиком и отражателем, поскольку расстояние между источником и отражателем должно было быть кратным длине волны. Это сложнее, чем кажется, поскольку длина волны меняется в зависимости от скорости звука , которая зависит от таких факторов окружающей среды, как температура и высота. С такими устройствами были проведены значительные исследования, в том числе в области бесконтактной химии [22] [23] и левитации мелких животных. [24] Некоторые из них были также объединены для создания непрерывного плоского движения за счет уменьшения интенсивности звука от одного источника и одновременного увеличения интенсивности звука от соседнего источника, позволяя частице двигаться «вниз» в поле акустического потенциала. [7]

Акустический левитатор TinyLev, включая электронику и диаграмму поля пикового давления.

В последнее время все большее распространение получило новое поколение акустических левитаторов, в которых используется большое количество небольших отдельных пьезоэлектрических преобразователей. [25] Первым из этих левитаторов был одноосный левитатор стоячей волны под названием TinyLev. [12] [11] Ключевыми отличиями от рожка Ланжевена было использование источников как сверху, так и снизу (а не источника и отражателя) и использование большого количества небольших преобразователей с параллельным возбуждением, а не одного пьезоэлектрический элемент. Использование двух противоположных бегущих волн вместо одного источника и отражателя означало, что левитация все еще была возможна, даже если расстояние между верхом и низом не было кратным длине волны. Это привело к созданию более надежной системы, не требующей какой-либо настройки перед эксплуатацией. Использование нескольких небольших источников изначально было задумано как мера экономии средств, но также открыло возможности для левитации фазированных решеток, о которой речь пойдет ниже. Использование 3D-печатных компонентов для рамы, которая позиционирует и фокусирует преобразователи и Arduino в качестве генераторов сигналов, также значительно снизило стоимость, одновременно повысив доступность. [26] Снижение стоимости было особенно важным, поскольку основной целью этого устройства была демократизация. технологии. [27]

Этот новый подход также привел к значительным разработкам в использовании ультразвуковых преобразователей с фазированной решеткой [9] [8] (часто называемых PAT) для левитации. Ультразвуковые преобразователи с фазированной решеткой представляют собой набор ультразвуковых динамиков, управление которыми осуществляется для создания единого желаемого звукового поля. Это достигается путем контроля относительной фазы (т.е. времени задержки) между каждым выходом, а иногда и относительных величин выходного сигнала. В отличие от своих аналогов в области неразрушающего контроля или визуализации , эти массивы будут использовать непрерывный выходной сигнал, а не короткие всплески энергии. Это позволило осуществлять одностороннюю левитацию [9] , а также манипулировать большим количеством частиц одновременно. [8]

Другой подход, популярность которого растет, — это использование компонентов, напечатанных на 3D-принтере, для применения фазовых задержек, необходимых для левитации, что создает эффект, аналогичный эффекту PAT, но с тем преимуществом, что они могут иметь более высокое пространственное разрешение, чем фазированная решетка, что позволяет больше формируются сложные поля. [28] Их иногда называют акустическими голограммами, [29] метаповерхностями, [30] линиями задержки [31] или метаматериалами. [32] [33] Различия в терминах в первую очередь основаны на области, из которой возникла техника проектирования, но основная идея всех техник по существу одна и та же. Их также можно использовать в сочетании с PAT для получения динамической реконфигурируемости и более высокого разрешения звукового поля. [28] Еще одним преимуществом является снижение стоимости, ярким примером которого является недорогой ультразвуковой притягивающий луч [34] , для которого было создано учебное пособие. [35]

Хотя было разработано множество новых методов манипуляции, рога Ланжевена до сих пор используются в исследованиях. Их часто предпочитают для исследования динамики левитирующих объектов из-за простоты их геометрии и последующей легкости моделирования [36] и контроля экспериментальных факторов. [37]

Теоретический

Лорд Рэлей разработал теории о силе давления, связанной со звуковыми волнами, в начале 1900-х годов, [38] [39] однако эта работа была в основном основана на теоретических силах и энергии, содержащихся в звуковой волне. Первый анализ частиц был проведен Л. В. Кингом в 1934 г., который рассчитал силу, действующую на несжимаемые частицы в акустическом поле. [40] За этим последовали Йосиока и Кависама, которые рассчитали силы, действующие на сжимаемые частицы в плоских акустических волнах. [41] За этим последовала работа Льва П. Горькова, которая обобщила это поле в потенциал Горькова, [42] математическую основу акустической левитации, которая до сих пор широко используется.

Потенциал Горькова по своим предположениям ограничен сферами с радиусом, значительно меньшим длины волны, [43] типичным пределом считается одна десятая длины волны. [44] [45] Для простых геометрических форм доступны дополнительные аналитические решения, однако для распространения на более крупные или несферические объекты обычно используются численные методы, в частности метод конечных элементов [46] [36] или метод граничных элементов . [47] [48] [49] Звуковое давление также можно контролировать с помощью субволнового рисунка на поверхности объекта. [50]

Виды левитации

Акустическую левитацию можно разделить на пять различных категорий: [1]

  1. Левитация стоячей волны: частицы улавливаются в узлах стоячей волны , образованной либо источником звука и отражателем (в случае Langevin Horn), либо двумя наборами источников (в случае TinyLev). Это зависит от того, что частицы малы по сравнению с длиной волны, обычно в районе 10% или меньше, а максимальный левитирующий вес обычно составляет порядка нескольких миллиграммов. [1] Также стоит отметить, что если частица слишком мала по сравнению с длиной волны, она будет вести себя по-другому и переместится в пучности. [51] Обычно эти левитаторы являются одноосными, что означает, что все частицы захватываются вдоль одной центральной оси левитатора. Однако с использованием PAT они также могут быть динамическими. Это самая сильная техника левитации на расстоянии, превышающем длину волны, из-за конструктивной интерференции двух бегущих волн, которые ее образуют. Силы однолучевой левитации на расстоянии в 30 раз слабее, чем простая стоячая волна. [52]
    Однолучевой акустический левитатор, использующий вихревую ловушку для левитации частиц пенополистирола, размер которых примерно в два раза превышает длину волны. Вихри быстро чередуются по направлению, чтобы избежать вращения частицы до точки нестабильности. [53] Здесь используются 450 преобразователей на частоте 40 кГц.
  2. Акустическая левитация в дальнем поле: объекты размером больше длины волны левитируют за счет создания поля, адаптированного к размеру и форме левитирующего объекта. Это позволяет объектам, размер которых превышает длину волны, левитировать на расстояниях, превышающих длину волны, от источника. Однако объект не должен быть высокой плотности. В ранних подходах это была простая вертикальная стоячая волна для дисков [20] или система с тремя преобразователями для стабилизации сферы. [54] Однако в недавних разработках использовались PAT и метод граничных элементов для левитации гораздо более крупных объектов на гораздо большие расстояния. Самый тяжелый объект, поднятый с помощью этой техники, представляет собой сферу из пенополистирола диаметром 30 мм и массой 0,6 г. [48] ​​Октаэдр из пенополистирола с диагональю 50 мм и массой 0,5 г является крупнейшим объектом, когда-либо акустически левитирующим с помощью этой техники с использованием PAT над и под объектом. [48]
  3. Однолучевая левитация: Левитация объектов на расстоянии более одной длины волны от источников с доступом только с одной стороны. В этом случае ловушка должна быть специально спроектирована и обычно имеет форму двойной ловушки или вихревой ловушки, хотя возможен и третий тип ловушки, называемый бутылочной ловушкой. Двойная ловушка — самая простая из этих возможностей, которая образует два «пинцета» высокого давления по обе стороны от частицы. [9] Если используется геометрическая фокусировка, ее можно использовать для построения притягивающего луча из общедоступных деталей. [31] [35] Вихревая ловушка создает «дыру» низкого давления в центре. Для этого требуется более сложное фазовое поле, но, в отличие от двойной ловушки, его можно использовать для подъема объектов, размер которых превышает длину волны. [53] В 2019 году самый большой объект, когда-либо поднятый притягивающим лучом, был сделан в Бристольском университете и показан в программе «The Edge of Science», [55] программе BBC Earth для YouTube Originals, которую ведет ведущий Рик Эдвардс . Это был шарик из пенополистирола диаметром 19,53 мм.
  4. Левитация в ближнем поле: большой плоский объект размещается очень близко к поверхности преобразователя и действует как отражатель, позволяя ему парить в очень тонкой пленке воздуха. Эта техника способна поднять несколько килограммов, но не может подняться выше сотен микрометров над поверхностью. [56] В человеческом масштабе это проявляется скорее как значительное уменьшение трения, а не как левитация.
  5. Перевернутая акустическая левитация в ближнем поле: при определенных условиях сила отталкивания, вызывающая левитацию в ближнем поле, инвертируется и становится силой притяжения. В этом случае датчик можно направить вниз, и установка будет левитировать, а объект будет левитировать под ним. Объект будет левитировать на расстоянии десятков микрометров, а объекты миллиграммового масштаба будут подняты в воздух. Текущие исследования показывают, что это происходит там, где эквивалентный радиус диска составляет менее 38% длины волны [46].

Эти широкие классификации представляют собой единый способ сортировки типов левитации, но они не являются окончательными. Дальнейшая работа ведется по объединению методов для получения больших возможностей, таких как стабильная левитация неосесимметричных объектов путем сочетания левитации стоячей волны с двойной ловушкой (обычно метод однолучевой левитации). [52] Также ведется значительный объем работы по объединению этих методов с 3D-печатными фазосдвигающими компонентами для получения таких преимуществ, как формирование пассивного поля [29] [31] [32] или более высокое пространственное разрешение. [29] [28] Существуют также значительные различия в методах контроля. Хотя PAT широко распространены, также было показано, что пластины Хладни можно использовать в качестве единственного источника стоячих волн для управления левитирующими объектами путем изменения частоты. [57]

Приложения

Основными применениями акустической левитации, вероятно, будут научные и промышленные.

Подборка акустически левитирующих объектов в TinyLev, включая твердые тела, жидкости, муравьев и электрические компоненты. Все в диапазоне размеров 2-6 мм. [12]
(Слева) Изображения акустически левитирующих капель во время испарения жидкости и образования частиц. (Справа) Рентгеновская микротомография дает представление о конечной трехмерной структуре частиц. [58]

Акустическая левитация обеспечивает среду без контейнеров для экспериментов по сушке капель с целью изучения испарения жидкости и образования частиц. [59] [60] Бесконтактное манипулирование каплями также вызвало значительный интерес, поскольку оно обещает мелкомасштабную бесконтактную химию. [21] Особый интерес вызывает смешивание нескольких капель с использованием PAT, чтобы можно было изучать химические реакции изолированно от контейнеров. [61] [10] Также существует интерес к использованию небольшой левитирующей капли в качестве контейнера с белковыми кристаллами для экспериментов по дифракции рентгеновских лучей для определения кристаллической структуры с атомным разрешением при комнатной температуре и высокой производительности. [62] [63]

Также была изучена левитация мелких живых животных, и это не повлияло на жизнеспособность животных, которые обычно существуют в воздухе. [24] В будущем его можно будет использовать как инструмент для изучения самих животных.

Активно ведутся исследования в области бесконтактной сборки. Левитация электрических компонентов поверхностного монтажа была продемонстрирована [12] [46] , а также микросборка с комбинацией акустических и магнитных полей. [64] Существует также коммерческий интерес к 3D-печати во время левитации: компания Boeing подала патент на эту концепцию. [65]

Акустическая левитация также была предложена в качестве метода создания объемного дисплея , при котором свет проецируется на частицу, которая движется по траектории, создавая изображение быстрее, чем может обработать глаз. Это уже оказалось возможным [66] и было объединено со звуковой и тактильной обратной связью от того же PAT. [67]

Акустофоретический объемный дисплей, при котором небольшая частица пенополистирола быстро перемещается под воздействием проецируемого на нее света, создавая изображение «знака остановки». Это составное изображение, снятое за 20 секунд. [68]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Андраде, Марко AB; Перес, Николас; Адамовский, Хулио К. (01 апреля 2018 г.). «Обзор прогресса в акустической левитации». Бразильский физический журнал . 48 (2): 190–213. Бибкод : 2018BrJPh..48..190A. дои : 10.1007/s13538-017-0552-6. ISSN  1678-4448. S2CID  125461009.
  2. ^ Андраде, Марко AB; Марзо, Азиер; Адамовский, Хулио К. (2020). «Акустическая левитация в воздухе: последние достижения, проблемы и перспективы на будущее». Прил. Физ. Летт . 116 (25). Издательство AIP: 250501. Бибкод : 2020ApPhL.116y0501A. дои : 10.1063/5.0012660 . hdl : 2454/39386 . ISSN  0003-6951.
  3. ^ Ленсхоф, Андреас; Лорел, Томас (2014), «Акустофорез», в Бхушане, Бхарат (редактор), Энциклопедия нанотехнологий , Springer Нидерланды, стр. 1–6, doi : 10.1007/978-94-007-6178-0_423-2, ISBN 978-94-007-6178-0
  4. ^ «Ультразвуковая левитация». 04.11.2006. Архивировано из оригинала 4 ноября 2006 г. Проверено 22 апреля 2020 г.
  5. ^ ВАН, Т.; САФФРЕН, М.; ЭЛЛЕМАН, Д. (30 января 1974 г.). «Акустическая камера для невесомого позиционирования». 12-е совещание по аэрокосмическим наукам . Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.1974-155.
  6. ↑ Ким, Меери (15 июля 2013 г.). «Звуковые волны можно использовать для левитации и перемещения объектов, говорится в исследовании». Вашингтон Пост .
  7. ^ abc Форести, Даниэле; Набави, Маджид; Клингауф, Мирко; Феррари, Альдо; Пуликакос, Димос (30 июля 2013 г.). «Акустофоретический бесконтактный транспорт и обращение с веществами в воздухе». Труды Национальной академии наук . 110 (31): 12549–12554. Бибкод : 2013PNAS..11012549F. дои : 10.1073/pnas.1301860110 . ISSN  0027-8424. ПМЦ 3732964 . ПМИД  23858454. 
  8. ^ abc Марзо, Азиер; Дринкуотер, Брюс В. (2 января 2019 г.). «Голографический акустический пинцет». Труды Национальной академии наук . 116 (1): 84–89. Бибкод : 2019PNAS..116...84M. дои : 10.1073/pnas.1813047115 . ISSN  0027-8424. ПМК 6320506 . ПМИД  30559177. 
  9. ^ abcd Марзо, Азиер; Си, Сью Энн; Дринкуотер, Брюс В.; Саху, Дипак Ранджан; Лонг, Бенджамин; Субраманиан, Шрирам (27 октября 2015 г.). «Голографические акустические элементы для манипулирования левитирующими объектами». Природные коммуникации . 6 (1): 8661. Бибкод : 2015NatCo...6.8661M. doi : 10.1038/ncomms9661. ISSN  2041-1723. ПМЦ 4627579 . ПМИД  26505138. 
  10. ^ аб Андраде, Марко AB; Камарго, Thales SA; Марзо, Азиер (01 декабря 2018 г.). «Автоматическое бесконтактное введение, транспортировка, слияние и выброс капель с помощью многофокального точечного акустического левитатора». Обзор научных инструментов . 89 (12): 125105. Бибкод : 2018RScI...89l5105A. дои : 10.1063/1.5063715. hdl : 2454/33737 . ISSN  0034-6748. PMID  30599572. S2CID  58578863.
  11. ^ ab «Акустический левитатор: 25 шагов (с изображениями)». 01.01.2018. Архивировано из оригинала 01 января 2018 г. Проверено 22 апреля 2020 г.
  12. ^ abcd Марзо, Азиер; Барнс, Адриан; Дринкуотер, Брюс В. (1 августа 2017 г.). «TinyLev: одноосный акустический левитатор с несколькими излучателями». Обзор научных инструментов . 88 (8): 085105. Бибкод : 2017RScI...88х5105М. дои : 10.1063/1.4989995 . hdl : 1983/0a2d97bb-f39c-482c-943b-6745a0ebc453 . ISSN  0034-6748. ПМИД  28863691.
  13. ^ Бюкс, Карл; Мюллер, Ганс (январь 1933 г.). «Über einige Beobachtungen an schwingenden Piezoquarzen und ihrem Schallfeld». Zeitschrift für Physik . 84 (1–2): 75–86. Бибкод : 1933ZPhy...84...75B. дои : 10.1007/bf01330275. ISSN  1434-6001. S2CID  120868972.
  14. ^ аб Клер, Хиллари В. Ст. (ноябрь 1949 г.). «Агломерация частиц дыма, тумана или пыли звуковыми волнами». Промышленная и инженерная химия . 41 (11): 2434–2438. дои : 10.1021/ie50479a022. ISSN  0019-7866.
  15. ^ "Архивы Запада: документы Хиллари В. Сент-Клер, 1896-1997" . archiveswest.orbiscascade.org . Проверено 6 апреля 2020 г.
  16. ^ Сент-Клер, Хиллари В. (май 1941 г.). «Электромагнитный звуковой генератор для создания интенсивного высокочастотного звука». Обзор научных инструментов . 12 (5): 250–256. Бибкод : 1941RScI...12..250S. дои : 10.1063/1.1769874. ISSN  0034-6748.
  17. ^ Ван, Т.Г.; Трин, Э.Х.; Крунквист, AP; Эллеман, Д.Д. (3 февраля 1986 г.). «Формы вращающихся свободных капель: результаты экспериментов в космической лаборатории». Письма о физических отзывах . 56 (5): 452–455. Бибкод : 1986PhRvL..56..452W. doi : 10.1103/PhysRevLett.56.452. ISSN  0031-9007. ПМИД  10033196.
  18. ^ Ван, Т.Г.; Анилкумар, А.В.; Ли, КП; Лин, К.К. (10 октября 1994 г.). «Бифуркация вращающихся капель жидкости: результаты экспериментов USML-1 в космосе». Журнал механики жидкости . 276 : 389–403. Бибкод : 1994JFM...276..389W. дои : 10.1017/S0022112094002612. hdl : 2060/19950007805 . ISSN  0022-1120. S2CID  123017388.
  19. ^ «Ванг». www.astronautix.com . Архивировано из оригинала 28 декабря 2016 года . Проверено 22 апреля 2020 г.
  20. ^ аб Уаймарк, Р.Р. (1 ноября 1975 г.). «Позиционирование акустического поля для безконтейнерной обработки». Ультразвук . 13 (6): 251–261. дои : 10.1016/0041-624X(75)90072-4. ISSN  0041-624X.
  21. ^ Аб Моррис, Роберт Х.; Дай, Элизабет Р.; Докер, Питер; Ньютон, Майкл И. (2 октября 2019 г.). «За рогом Ланжевена: массивы преобразователей для акустической левитации капель жидкости» (PDF) . Физика жидкостей . 31 (10): 101301. Бибкод : 2019PhFl...31j1301M. дои : 10.1063/1.5117335. ISSN  1070-6631. S2CID  209990197.
  22. ^ Трин, Э.Х. (1 ноября 1985 г.). «Компактное устройство акустической левитации для исследований в области гидродинамики и материаловедения в лаборатории и в условиях микрогравитации». Обзор научных инструментов . 56 (11): 2059–2065. Бибкод : 1985RScI...56.2059T. дои : 10.1063/1.1138419. ISSN  0034-6748.
  23. ^ Ярин, Алабама; Пфаффенленер, М.; Тропеа, К. (февраль 1998 г.). «Об акустической левитации капель». Журнал механики жидкости . 356 (1): 65–91. Бибкод : 1998JFM...356...65Y. дои : 10.1017/S0022112097007829. ISSN  1469-7645. S2CID  123666920.
  24. ^ Аб Се, WJ; Цао, CD; Лю, Ю.Дж.; Хонг, ZY; Вэй, Б. (20 ноября 2006 г.). «Акустический метод левитации мелких живых животных». Письма по прикладной физике . 89 (21): 214102. Бибкод : 2006ApPhL..89u4102X. дои : 10.1063/1.2396893. ISSN  0003-6951.
  25. ^ Пуранен Т., Хеландер П., Мериляйнен А., Макони Г., Пенттиля А., Грицевич М., Кассамаков И., Салми А., Муйнонен К., Хэггстрем Э. Многочастотная акустическая левитация. Международный симпозиум по ультразвуку IEEE (IUS), 2019 г., DOI: 10.1109/ULTSYM.2019.8926200 https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8926200
  26. ^ "Акустический левитатор". www.instructables.com . Проверено 6 апреля 2020 г.
  27. ^ Каурн, Дайанна (23 апреля 2020 г.). «Я построил акустический ЛЕВИТАТОР! Заставляю жидкость плавать в воздухе». YouTube . Проверено 23 апреля 2020 г.
  28. ^ abc "Soundbender" (PDF) . UIST '18: Материалы 31-го ежегодного симпозиума ACM по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса . Октябрь 2018. С. 247–259. дои : 10.1145/3242587.3242590 .
  29. ^ abc Мельде, Кай; Марк, Эндрю Г.; Цю, Тянь; Фишер, Пер (сентябрь 2016 г.). «Голограммы для акустики». Природа . 537 (7621): 518–522. Бибкод : 2016Natur.537..518M. дои : 10.1038/nature19755. ISSN  1476-4687. PMID  27652563. S2CID  4403584.
  30. ^ Тянь, Чжэньхуа; Шен, Чен; Ли, Цзюньфэй; Рейт, Эрик; Гу, Юян; Фу, Хай; Каммер, Стивен А.; Хуанг, Тони Цзюнь (март 2019 г.). «Программируемые акустические метаповерхности». Передовые функциональные материалы . 29 (13): 1808489. doi :10.1002/adfm.201808489. ISSN  1616-301X. ПМК 6527353 . ПМИД  31123431. 
  31. ^ abc Марзо, А.; Гобриал, А.; Кокс, Л.; Калип, М.; Кроксфорд, А.; Дринкуотер, BW (02 января 2017 г.). «Реализация компактных притягивающих лучей с использованием акустических линий задержки». Письма по прикладной физике . 110 (1): 014102. Бибкод : 2017ApPhL.110a4102M. дои : 10.1063/1.4972407 . hdl : 1983/d0bdf9dd-cd7d-4302-9742-87bcb0d82006 . ISSN  0003-6951.
  32. ^ аб Полихронопулос, Спирос; Мемоли, Джанлука (декабрь 2020 г.). «Акустическая левитация с оптимизированными отражающими метаматериалами». Научные отчеты . 10 (1): 4254. Бибкод : 2020НатСР..10.4254П. дои : 10.1038/s41598-020-60978-4. ISSN  2045-2322. ПМК 7060201 . ПМИД  32144310. 
  33. ^ Норасикин, Мохд Адили; Мартинес Пласенсиа, Диего; Полихронопулос, Спирос; Мемоли, Джанлука; Токуда, Ютака; Субраманиан, Шрирам (2018). «СаундБендер». Материалы 31-го ежегодного симпозиума ACM по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса (PDF) . Уист '18. Берлин, Германия: ACM Press. стр. 247–259. дои : 10.1145/3242587.3242590. ISBN 978-1-4503-5948-1. S2CID  52982064.
  34. ^ «Изобретен звуковой притягивающий луч (с видео)» . физ.орг . Проверено 22 апреля 2020 г.
  35. ^ ab «Акустический притягивающий луч». www.instructables.com . Проверено 22 апреля 2020 г.
  36. ^ аб Андраде, Марко AB; Марзо, Азиер (01 ноября 2019 г.). «Численное и экспериментальное исследование устойчивости капли в одноосном акустическом левитаторе». Физика жидкостей . 31 (11): 117101. Бибкод : 2019PhFl...31k7101A. дои : 10.1063/1.5121728. hdl : 2454/37009 . ISSN  1070-6631. S2CID  209926238.
  37. ^ Андраде, Марко AB; Полихронопулос, Спирос; Мемоли, Джанлука; Марзо, Азиер (01 марта 2019 г.). «Экспериментальное исследование неустойчивости колебаний частиц в одноосном акустическом левитаторе». Достижения АИП . 9 (3): 035020. Бибкод : 2019AIPA....9c5020A. дои : 10.1063/1.5078948 . hdl : 2454/35368 .
  38. ^ Рэлей, Лорд (март 1902 г.). «XXXIV. О давлении вибраций». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 3 (15): 338–346. дои : 10.1080/14786440209462769. ISSN  1941-5982.
  39. ^ Рэлей, Лорд (сентябрь 1905 г.). «XLII. Об импульсе и давлении газовых колебаний и о связи с теоремой вириала». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 10 (57): 364–374. дои : 10.1080/14786440509463381. ISSN  1941-5982.
  40. ^ Кинг, Луи В. (15 ноября 1934). «О давлении акустического излучения на сферы». Труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . 147 (861): 212–240. Бибкод : 1934RSPSA.147..212K. дои : 10.1098/rspa.1934.0215 . ISSN  0080-4630.
  41. ^ Раджаби, Маджид; Бехзад, Мехди (01 марта 2014 г.). «Стимулированное точечным источником акустическое излучение цилиндрических оболочек: резонансные и фоновые поля». Acta Acustica объединилась с Acustica . 100 (2): 215–225. дои : 10.3813/aaa.918701. ISSN  1610-1928.
  42. ^ "Советская физика—Доклады". Физика сегодня . 14 (5): 47. Май 1961 г. doi : 10.1063/1.3057553. ISSN  0031-9228.
  43. ^ Брюус, Хенрик (2012). «Акустофлюидика 7: Сила акустического излучения на мелкие частицы». Лаборатория на чипе . 12 (6): 1014–21. дои : 10.1039/c2lc21068a. ISSN  1473-0197. ПМИД  22349937.
  44. ^ Макони Г., Хеландер П., Грицевич М., Салми А., Пенттиля А., Кассамаков И., Хеггстрем Э., Муйнонен К. 4π Скаттерометр: новый метод для понимания общих и полных рассеивающих свойств дисперсных сред. Журнал количественной спектроскопии и переноса излучения 2020, т. 246, 106910, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2020.106910
  45. ^ Андраде, Марко AB; Адамовский, Хулио К. (сентябрь 2016 г.). «Сила акустического излучения на сфере в устройстве акустической левитации». 2016 Международный симпозиум по ультразвуку IEEE (IUS) . стр. 1–4. дои : 10.1109/ULTSYM.2016.7728864. ISBN 978-1-4673-9897-8. S2CID  41284471.
  46. ^ abc Андраде, Марко AB; Рамос, Тьяго С.; Адамовский, Хулио К.; Марзо, Азиер (3 февраля 2020 г.). «Бесконтактный захват миллиметровых объектов с использованием перевернутой акустической левитации ближнего поля». Письма по прикладной физике . 116 (5): 054104. Бибкод : 2020ApPhL.116e4104A. дои : 10.1063/1.5138598. hdl : 2454/36988 . ISSN  0003-6951. S2CID  212756370.
  47. ^ Хеландер П., Пуранен Т., Мериляйнен А., Макони Г., Пенттиля А., Грицевич М., Кассамаков И., Салми А., Муйнонен К., Хаггстрем Э. Всенаправленная микроскопия с помощью ультразвукового контроля проб. Письма по прикладной физике 2020, т. 116, 194101, https://doi.org/10.1063/5.0002602
  48. ^ abc Иноуэ, Секи; Могами, Шиничи; Итияма, Томохиро; Нода, Акихито; Макино, Ясутоши; Шинода, Хироюки (01 января 2019 г.). «Акустическая граничная голограмма для макроскопической левитации твердого тела». Журнал Акустического общества Америки . 145 (1): 328–337. arXiv : 1708.05988 . Бибкод : 2019ASAJ..145..328I. дои : 10.1121/1.5087130 . ISSN  0001-4966. ПМИД  30710964.
  49. ^ Хеландер, Петтери; Хаггстрем, Эдвард; Пуранен, Туомас; Мерилайнен, Антти; Макони, Горан; Пенттила, Антти; Грицевич, Мария; Кассамаков Иван; Салми, Ари; Муйнонен, Карри (октябрь 2019 г.). «Моделирование захвата акустической ориентации для устойчивой левитации». Международный симпозиум по ультразвуку (IUS) IEEE 2019 . Глазго, Великобритания: IEEE. стр. 650–653. дои : 10.1109/ULTSYM.2019.8925843. hdl : 10138/322114 . ISBN 978-1-7281-4596-9. S2CID  209322164.
  50. ^ Штейн М., Келлер С., Луо Ю., Илич О. (2022). «Формирование сил бесконтактного излучения посредством аномального акустического рассеяния». Природные коммуникации . 13 (1): 6533. arXiv : 2204.04137 . Бибкод : 2022NatCo..13.6533S. дои : 10.1038/s41467-022-34207-7. ISSN  2041-1723. ПМЦ 9626492 . ПМИД  36319654. 
  51. ^ Хабиби, Рухолла; Девендран, Чицабехсан; Нилд, Адриан (2017). «Захват и формирование рисунка крупных частиц и клеток в одномерной ультразвуковой стоячей волне». Лаборатория на чипе . 17 (19): 3279–3290. дои : 10.1039/C7LC00640C. ISSN  1473-0197. ПМИД  28840206.
  52. ^ Аб Кокс, Л.; Кроксфорд, А.; Дринкуотер, штат Вашингтон; Марзо, А. (30 июля 2018 г.). «Акустический замок: захват положения и ориентации несферических субволновых частиц в воздухе с использованием одноосного акустического левитатора». Письма по прикладной физике . 113 (5): 054101. Бибкод : 2018ApPhL.113e4101C. дои : 10.1063/1.5042518. hdl : 1983/a18b40a6-d392-4e69-847c-26bfea65f352 . ISSN  0003-6951. S2CID  126387250.
  53. ^ аб Марзо, Азиер; Калеап, Михай; Дринкуотер, Брюс В. (22 января 2018 г.). «Акустические виртуальные вихри с настраиваемым орбитальным угловым моментом для захвата частиц Ми». Письма о физических отзывах . 120 (4): 044301. Бибкод : 2018PhRvL.120d4301M. doi : 10.1103/PhysRevLett.120.044301 . hdl : 1983/681ab143-7d53-4642-a859-8f0364394174 . ISSN  0031-9007. ПМИД  29437423.
  54. ^ Андраде, Марко AB; Бернассау, Энн Л.; Адамовский, Хулио К. (25 июля 2016 г.). «Акустическая левитация большой твердой сферы». Письма по прикладной физике . 109 (4): 044101. Бибкод : 2016ApPhL.109d4101A. дои : 10.1063/1.4959862. ISSN  0003-6951.
  55. ^ BBC Earth (10 декабря 2019 г.). «Грань науки». YouTube . Архивировано из оригинала 19 декабря 2021 г. Проверено 23 апреля 2020 г.
  56. ^ Уэха, Садаюки; Хасимото, Йошики; Койке, Ёсикадзу (01 марта 2000 г.). «Бесконтактная транспортировка с использованием ближней акустической левитации». Ультразвук . 38 (1): 26–32. дои : 10.1016/S0041-624X(99)00052-9. ISSN  0041-624X. ПМИД  10829622.
  57. ^ Виджая, Харри; Латифи, Курош; Чжоу, Цюань (апрель 2019 г.). «Двумерное манипулирование в воздухе с использованием акустического левитатора с одним преобразователем». Микромашины . 10 (4): 257. дои : 10,3390/ми10040257 . ПМК 6523525 . ПМИД  31003415. 
  58. ^ Дорр, Фредерик; Бернс, Ли; Ли, Бекки; Хиндс, Джереми; Дэвис-Харрисон, Ребекка; Фрэнк, Скотт; Флоренция, Аластер (2020). «Выделение пептидов посредством распылительной сушки: формирование частиц, разработка процесса и реализация производства глюкагона, высушенного распылением». Фармацевтические исследования . 37 (12): 255. doi : 10.1007/s11095-020-02942-5 . ПМЦ 7736029 . ПМИД  33319329. 
  59. ^ Дорр, Фредерик; Освальд, Иэн; Флоренция, Аластер (2018). «Количественное исследование образования частиц модельного фармацевтического препарата с использованием экспериментов по испарению одиночных капель и рентгеновской томографии». Передовая порошковая технология . 29 (12): 2996–3006. doi : 10.1016/j.apt.2018.09.027. S2CID  139988412.
  60. ^ Ленивец, Якоб; Киил, Сорен; Дженсен, Анкер; Андерсен, Суне; Йоргенсен, Коре; Шифтер, Хайко; Ли, Джеффри (2006). «Модельный анализ высыхания одной капли раствора в ультразвуковом левитаторе». Химико-техническая наука . 61 (8): 2701–2709. Бибкод :2006ЧЭнС..61.2701С. doi :10.1016/j.ces.2005.11.051.
  61. ^ Ватанабэ, Аюму; Хасэгава, Кодзи; Абэ, Ютака (декабрь 2018 г.). «Бесконтактное манипулирование жидкостью в воздухе: слияние капель и активное смешивание посредством акустической левитации». Научные отчеты . 8 (1): 10221. Бибкод : 2018NatSR...810221W. дои : 10.1038/s41598-018-28451-5. ISSN  2045-2322. ПМК 6033947 . ПМИД  29977060. 
  62. ^ Цудзино, Соитиро; Томизаки, Такаши (06 мая 2016 г.). «Ультразвуковая акустическая левитация для быстрой рентгеновской кристаллографии белков при комнатной температуре». Научные отчеты . 6 (1): 25558. Бибкод : 2016NatSR...625558T. дои : 10.1038/srep25558. ISSN  2045-2322. ПМЦ 4858681 . ПМИД  27150272. 
  63. ^ П, Аллер; Д, Аксфорд; Пт, Докер; Э-э, Дай; Рх, Моррис; Ми, Ньютон; Ам, Орвилл (13 мая 2018 г.). «Разработка гелиевой среды акустической левитации для экспериментов XFEL с разрешением по времени». Краткое описание TechConnect . 1 (2018): 36–39.
  64. ^ Юсефи, Омид; Диллер, Эрик (апрель 2019 г.). «Бесконтактная роботизированная микроманипуляция в воздухе с использованием магнитоакустической системы». Письма IEEE по робототехнике и автоматизации . 4 (2): 1580–1586. дои : 10.1109/LRA.2019.2896444. ISSN  2377-3766. S2CID  67872033.
  65. ^ [1], «Пространственная 3-D печать произвольной формы с использованием левитации деталей», выпущено 29 июля 2014 г. 
  66. ^ Фусими, Тацуки; Марзо, Азиер; Дринкуотер, Брюс В.; Хилл, Томас Л. (05 августа 2019 г.). «Акустофоретические объемные дисплеи с использованием быстро движущейся левитирующей частицы» (PDF) . Письма по прикладной физике . 115 (6): 064101. Бибкод : 2019ApPhL.115f4101F. дои : 10.1063/1.5113467. hdl : 2454/36412 . ISSN  0003-6951. S2CID  201271065.
  67. ^ Хираяма, Рюдзи; Мартинес Пласенсиа, Диего; Масуда, Нобуюки; Субраманиан, Шрирам (ноябрь 2019 г.). «Объемный дисплей для визуального, тактильного и звукового представления с использованием акустического захвата». Природа . 575 (7782): 320–323. Бибкод : 2019Natur.575..320H. дои : 10.1038/s41586-019-1739-5. ISSN  1476-4687. PMID  31723288. S2CID  207986492.
  68. ^ Фусими, Тацуки; Марзо, Азиер; Дринкуотер, Брюс В.; Хилл, Томас Л. (05 августа 2019 г.). «Акустофоретические объемные дисплеи с использованием быстро движущейся левитирующей частицы» (PDF) . Письма по прикладной физике . 115 (6): 064101. Бибкод : 2019ApPhL.115f4101F. дои : 10.1063/1.5113467. hdl : 2454/36412 . ISSN  0003-6951. S2CID  201271065.

Внешние ссылки