«Акустические голограммы» быстро собирают объекты из частиц и клеток
Кто бы мог подумать, что при помощи звука можно создавать трехмерные объекты вместо 3D-принтера.
Звук существует в виде волн давления, движущихся в среде, такой как воздух или вода. Эти волны могут оказывать давление на поверхности, на которые они воздействуют, хотя эта сила настолько мала, что мы обычно замечаем ее воздействие только на наши барабанные перепонки. Но ученые экспериментировали с манипулированием высокочастотным ультразвуком для левитации небольших объектов, создания сложных звуковых ландшафтов или добавления ощущения прикосновения к видимым голограммам.
Акустические голограммы
В новом исследовании ученые из Университета Макса Планка и Гейдельбергского университета исследовали новое применение ультразвука – точное перемещение крошечных строительных блоков для сборки 3D-объектов. Они использовали 3D-печатные пластины, которые были специально разработаны для создания звукового поля. При комбинации несколько таких пластин различной формы можно создавать объемную акустическую голограмму.
Это работает как невидимая форма – когда ультразвуковая голограмма наносится на частицы, взвешенные в жидкости, волны давления воздействуют с разной силой на разные области, пока частицы не соберутся в нужную объемную форму. В ходе испытаний ученые смогли создать, например, фигуру голубя, цифру 8 и спираль, используя стеклянные бусины, гидрогель и даже живые клетки.
У этой техники сборки объектов есть несколько потенциальных преимуществ по сравнению с 3D-печатью. Во-первых, она быстрее и эффективнее, поскольку позволяет проводить весь процесс за один шаг, в отличие от обычной 3D-печати, при которой объект создается слой за слоем. А во-вторых, поскольку для перемещения частиц не требуется физического контакта, это позволяет создавать ткани и органы, не нарушая функционирования клеток.