Частицы захватываются прибором в генерируемом им звуковом поле и способны перемещаться в трехмерном пространстве одновременно в разных направлениях.
Новое устройство использует ультразвуковые волны для управления частицами в воздухе, словно марионетки, подвешенные на невидимых нитях. В отличие от других устройств, применяющих звуковое излучение для воздействия на вещество, новая система позволяет перемещать несколько объектов в разных направлениях одновременно. Благодаря этой технологии левитации, описанного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, можно собирать микроэлектронику или маневрировать маленькими объектами внутри тела для лечения болезней.
В новом устройстве размещена сеть из 256 динамиками, каждый из которых имеет ширину около сантиметра. Напротив этой сети, на расстоянии 23 сантиметра, расположена аналогичная сеть динамиков. Эти динамики генерируют звуковые волны, частота которых превышает порог человеческого слуха, создавая тем самым сложное звуковое поле между двумя сетями. Данное звуковое поле характеризуется зонами повышенной звуковой интенсивности, отталкивающими частицы, а также относительно тихими карманами, захватывающими частицы. Контролируя координацию сверхзвуковых волн, испущенных каждым динамиком, исследователи могут перемещать эти тихие области в трех измерениях.
Несмотря на то что лазерный пинцет может манипулировать микроскопическими объектами, звуковые волны способны поднимать грузы размерами от микрометров до сантиметров. Сорокакилогерцевые звуковые волны одновременно удерживают до 25 бусинок из пены, каждая из которых — от одного до трех миллиметров в диаметре. Будущая версия, которая будет испускать более высокие частоты, сможет манипулировать гораздо мелкими объектами — вроде клеток размером до одного микрометра.
Поскольку звуковые волны проникают сквозь ткани, акустический пинцет в будущем может использоваться для доставки лекарственных препаратов в конкретные органы, для удаления камней и песка из почек или для перемещения медицинских имплантатов в другие участки тела. Ученые полагают, что их технология также поможет в создании хрупких микроэлектронных компонентов.