现在你可以 3D 打印自己的声波牵引光束

2015 年，研究人员在制造出第一条单向声波牵引光束时产生了（声波）。现在，同一批科学家开发了这项发明的设计，并对其进行了简化，让任何拥有 3D 打印机的人都可以制造自己的便携式牵引光束。

过去，科学家曾使用声波来推动和拉动小物体。然而，他们需要从多个方向发射声音的装置。一年多前，布里斯托尔大学和萨塞克斯大学的物理学家发表了一篇《自然》文章，展示了第一台使用单束声波的声波牵引束。新设备不依赖多束声波之间的相互作用，而是通过复杂的电子阵列来操纵声波的形状和物体捕获能力。它可以捕获小珠子，甚至是苍蝇。

不幸的是，这种电子阵列使得原始设计过于昂贵和复杂，普通 DIY 爱好者无法制造。因此，这项研究的主要作者、目前是布里斯托尔大学研究助理的 Asier Marzo 对该仪器进行了改造，以便爱好者可以自己制作。首先，他改变了设计，去掉了电子设备。新设备不是用电子元件调制声波，而是使用自己的物理结构。

“我们可以使用所谓的超材料来调制简单的波，超材料基本上是一种带有许多不同长度的管子的物质，”马佐在一份新闻稿中说。“声音穿过这些管子，当它离开超材料时，它具有正确的相位来产生牵引光束。”

为了制作出具有理想形状的管子，Marzo 和他的团队采用了 3D 打印技术。这带来了一个挑战：对于家庭爱好者来说，要在商用 3D 打印机上复制超材料，由于分辨率不高，管子不能太精细。但他们必须能够正确修改声波的形状。

研究人员开发出满足所有要求的超材料后，便用 Arduino 大脑为设备供电。设计完成后，他们在《应用物理快报》杂志上发表了一篇开放获取的论文。为了帮助读者复制他们的工作，研究人员在上面的视频中列出了分步说明，并在 Instructable 中提供了材料清单、数字文件链接和更多详细信息。

手持牵引光束看起来很有趣，但它也有科学用途。悬浮物体的行为与微重力下的物体类似。因此，像 Marzo 那样将细胞、微生物甚至胚胎悬浮在牵引光束中可以帮助我们预测这些微小物体在太空中的行为。随着创客社区对便携式牵引光束进行改进，他们可能会有科学发现，甚至调整设计以尝试控制更大的物体。所以请继续关注——并享受悬浮的乐趣！