Новый тип искривленных акустических пучков позволит манипулировать наночастицами
Отметим, 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».
Добавим, работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Программы повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета.
Источник: Служба новостей ТПУ