Вчені використали «акустичні голограми» для формування частинок у складні тривимірні форми

Звук вимкнено

Забудьте про звичайний 3D-принтер. Чому б не спробувати використати звукові хвилі для створення тривимірного об'єкта?

Це саме те, що мали намір зробити дослідники з Німеччини, використовуючи "акустичні голограми" для створення чітких тривимірних форм з частинок, зважених у воді, — і все це "одним пострілом", — каже провідний автор дослідження Кай Мелде, дослідник з Інститут Макса Планка, у прес-релізі.

Згідно з дослідженням цієї роботи, опублікованому минулого тижня в журналі Science Advances, дослідники змогли створити спіраль і вісімку з кульок силікагелю, зібрати біологічні клітини у сферичні грудки та навіть створити переконливу модель концепції формування форми голуба у майбутніх експериментах.

Акустичний рок

Ці акустичні голограми працюють шляхом вмілого керування тиском, що створюється високочастотними ультразвуковими хвилями, за допомогою недорогого використання традиційної 3D-друкарської пластини.

Така пластина ретельно спроєктована таким чином, щоб звукові хвилі з гучномовця проходили через неї на різній заданій довжині, що дозволяє вченим контролювати точну величину тиску, що чиниться на полі, щоб переміщати або зупиняти частинки у певних положеннях.

По суті, акустичні голограми функціонують як свого роду каркас, до якого можуть прилипати завислі частки.

Складання осередків

Попереднє дослідження Мелде, проведене у 2016 році, вже продемонструвало, що цей метод можна використовувати для створення 2D-шаблонів. Однак лише за шість років його команда змогла додати додатковий вимір.

«Ключова ідея полягала в тому, щоб використовувати кілька акустичних голограм разом і сформувати комбіноване поле, яке може вловлювати частки», — пояснив Мелде.

Однак, на відміну від 3D-принтерів, цей метод, ймовірно, не використовуватиметься для виробництва спеціалізованих деталей або цілих будинків — принаймні найближчим часом. Натомість дослідники вважають, що він може мати неоціненне значення для м'якого маніпулювання крихкими біологічними клітинами або безпосередньо, або шляхом поміщення їх у більш зручні гелеві кульки, згідно з дослідженням.

"Це може бути дуже корисно для біодруку", — сказав у публікації співавтор Пір Фішер, професор експериментальної фізики Гейдельберзького університету. «Клітки, що використовуються там, особливо чутливі до навколишнього середовища під час процесу».

Джерела: Max-Planck-Gesellschaft