Оптический пинцет был изобретен американским ученым Артуром Эшкиным, который, в числе прочих, получил за свой вклад Нобелевскую премию по физике в 2018 году. Метод основан на сфокусированном лазерном пучке, который генерирует оптические силы, достаточные для того, чтобы удерживать и перемещать объекты микро- или наноскопических размеров.

Акустический пинцет работает примерно так же, но использует ультразвуковые волны для создания точек и вихрей фокусировки энергии. Оба подхода дают отличный результат в биологии и квантовой оптике. Однако для максимальной эффективности среда, через которую движутся объекты, должна быть управляемой. Новый метод позволяет обойти это ограничение, поскольку не требует фокусировки звуковых волн, пишет Physics World.

«Вместо формирования вихрей для улавливания и управления объектами наша идея заключается в создании точки максимального давления, которая постепенно двигает объект к месту назначения, как хоккейная клюшка двигает шайбу, — сказал Ромейн Флёри из Федеральной политехнической школы в Лозанне. — Мы назвали этот способ формированием волнового импульса».

Экспериментальный образец устройства представляет бассейн с водой, в котором плавает теннисный шарик. По периметру бассейна расставлены динамики. Меняя амплитуду и фазу волн, ученые создают волновые фронты, направленные на шарик. Волны воздействуют на среду, которая и заставляет объект двигаться.

Измерив с помощью микрофонов характеристики распространяющихся звуковых волн, исследователи смогли рассчитать оптимальный импульс, необходимый для перемещения или вращения шарика. Затем они повторили процедуру, заставив его проплыть по всему бассейну, огибая препятствия.

Ученые утверждают, что технология будет работать и с несферическими объектами в более сложной, неуправляемой среде, в частности, в некоторых жидкостях человеческого организма. Таким образом, разработку можно будет применять в биологии и медицине, например, для доставки лекарственных препаратов к опухолевым клеткам или для перемещения клеток при помощи микророботов. Есть потенциал у метода и для аддитивной промышленности, чтобы менять расположение микрочастиц в сложном объекте до отвердевания материала.

Следующая цель исследователей — разработка миниатюрной версии устройства для управления на расстоянии микронными объектами.

Заставить левитировать крошечные объекты можно разными способами. Ученые из Японии придумали еще один: как поднять в воздух шарик полистирола с жесткой поверхности.