如何掰弯声音？ _小知识

1、若何掰弯声音？

曩昔，科学家只领会一种弯曲的光束：艾里光束（Airy beams）及其衍生物。艾里光束在传布过程中不会发生衍射，因而不会扩散开来，并且艾里光束还具有自弯曲加快的特征，其路径会形当作抛物线外形。 2007年，中佛罗里达大学的科研人员初次在尝试中实现了艾里光束[1] 。

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艾里光束 | 来历：Wikipedia
因为艾里光束具有这些怪异的物理性质，这种光束可用于操控细小的颗粒，并应用于微流体器件与细胞生物学中。可是要获得这种弯曲的光束需要复杂的设备。是以，全宿世界的研究人员都在尽力寻找更便利的方式以获得可以或许弯曲的光束。
非论是对于根本研究仍是工程应用，开辟新的弯曲光束都是一个新颖有趣并布满机缘的挑战。在2018年，来自俄罗斯托木斯克理工大学和托木斯克国立大学的研究人员在理论上展望了一种像弯钩一样的新型自加快光束。因为它是一种弯曲的电磁波，所以被定名为“光钩” 。在那之后，他们一向试图寻找一种弯曲的声波束。近日，他们终于在这一范畴取得了冲破[2, 3] 。
研究人员将这种声波束定名为“声钩（acoustical hooks）” 。要获得这种弯曲的声波束，他们利用了一种名为Rexolite的塑料介电材料制当作的外形不合错误称的微颗粒。在尝试中，研究人员把这些1-2厘米大小的颗粒放到水中，并对其施加250kHz的超声波。因为颗粒外形是弯曲的，声波穿过时会弯曲当作钩状再分开。

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尝试装配及测量成果：声波在样品中传布时标的目的一个偏向偏转，从而实现声钩。 [2]
比拟于艾里光束，要获得这种弯曲的声波束要轻易得多。并且这种声钩手艺可以用于艾里光束无法应用的场景中。今朝，这项手艺的本家儿要应用是生物医学、新材料合当作，以及操纵超声波在亚波长标准进行纳米颗粒的操控。下一步，研究人员将经由过程尝试验证声钩对于颗粒操控的结果。此外，这种声钩手艺也可以绕开在声波传布路径上的某个特定物体，实现近似声隐形的结果。
事实上，操纵声波来操控宏不雅物体亦或微纳米颗粒并不是什么新颖事。声波会对其传布路径上物体施加体积力，也就是所谓的声辐射力（acoustic radiation force）。出格是当声波形当作驻波时，声辐射力会将物体推到驻波的节点处（某些环境下会推到反节点处）。这一鞭策力可以大到降服宏不雅物体的重力，实现“声悬浮”的结果。
例如，研究人员曾经将虫豸放置到两个相对的声波发生器（近似于扩音器）之间，当声波的频率和功率合当令，可以将虫豸悬浮于半空中，实现掉重的结果。可想而知，若是有合适的装配，将人悬浮起来也不是不成能。

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操纵超声波悬浮瓢虫[4]
而在微纳范畴，我们也可以设计合适的微纳器件来发生超声波，将微纳米颗粒悬浮于溶液和空气中，或者将颗粒鞭策并限制在某一特定的位置，后一手艺被称出声镊（acoustic tweezer）。因为可以便利、无接触地操控细胞、细菌、水藻、线虫等微纳标准的物体，声镊手艺近年来在生物学范畴有着庞大的应用潜力，也可以或许应用于颗粒筛选、微纳制造等范畴。