科技日报记者 张佳欣

据最新一期《自然·物理》杂志报道，包括瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）在内的国际研究团队利用声波，成功引导水上物体绕过障碍物。这种创新性办法为生物医学应用，如非侵入性靶向药物输送开发了新途径。

利用声波挪移物体（视频截图）。红色点为静态散射器，绿圈内为挪移目标，黄色S曲线为挪移路径。图片来源：瑞士洛桑联邦理工学院

2018年，阿瑟·阿斯金因发明了“光镊”而获得诺贝尔物理学奖，这是一种可控制微观粒子的激光束。EPFL工程学院波浪工程实验室负责人罗曼·弗勒里表示，“光镊”的工作原理是制造一个光“热点”来捕获粒子，就像一个球掉进洞里那样。但假如附近有其他物体，那个洞就很难形成和挪移。

在实验中，研究人员使用一种名为波动量造形（wavemomentumshaping）的技术，只需要确定物体位置，就能经过声波对其进行操控，就像一种“声镊”。他们不是捕捉物体，而是轻轻推动物体，就像用冰球杆引导冰球那样，研究人员用声波来引导飘荡的乒乓球绕过水上赛道中设置的障碍。

乒乓球飘荡在一个大水箱中，经过上方相机确定它们的位置。水箱两端的扬声器阵列发出可听见的声波，引导乒乓球沿预定路径挪移，并且利用麦克风阵列“监听”反馈，称为散射矩阵。那个散射矩阵与相机的位置数据相结合，使研究人员能实时计算声波在推动乒乓球时的最佳动量。

弗勒里表示，这种办法基于动量守恒原理，不仅可用于挪移球形物体，还能够用于操纵旋转、挪移更复杂的物体。

研究团队还将障碍物设为挪移的，以增加系统的不确定性，结果显示，这种技术也能发挥良好的作用。

研究人员表示，在生物医学应用中，声波是一种无害的非侵入性工具，比如用声波来帮助在体内特定位置释放药物，于是新技术关于将药物直截了当推向肿瘤非常有吸引力。此外，在生物分析或组织工程应用中，这种技术能够用超声波挪移细胞，减少因触碰细胞造成的损害或污染。

来源：中国科技网