2024.11.13. 杜克大学研究团队在《Science Advances》(IF=11.7) 上发表文章 “Acoustofluidic tweezers via ring resonance”，研究了一种基于环形谐振器(RR)的声流体镊子，其利用高Q因子(>3000)实现了对微米级粒子的高效操纵。环形谐振器(ring resonance, RR)：最初作为闭环波导用于光学领域，可实现信号滤波、放大和延迟，但光学RR镊子在操控微米级粒子时面临力不足、工作距离短和光损伤等问题。声学镊子：能精确操纵不同尺度粒子，具有非接触、生物相容性和动态可重构等优点，但通常需高输入功率，会导致发热、气泡形成等问题。本研究开发了基于声流体RR的镊子，通过高Q因子实现高效粒子操纵，工作距离达毫米级，可避免光学镊子的问题，且能以适中功率输入实现强波粒相互作用。- 结构组成：由两个直矩形波导和一个RR组成，声波从相反方向传入波导并在RR中相互作用，使粒子从随机分布转变为有序分布，产生捕获效果。
- 共振频率：RR的共振频率由其结构决定，如半径等参数，通过理论公式计算，模拟中显示在0.903MHz时出现RR共振，非共振频率下波在波导中传播但很少进入RR。
基于RR的声流体镊子有效解决了光学镊子在微米级粒子精确控制方面的局限，通过实验验证了其在粒子操纵和混合方面的能力。该技术在生物传感、细胞间相互作用研究等领域有潜在应用，引入高Q共振可减少声学操纵中的问题，且在生物医学应用中可通过调节输入源控制声压，确保细胞安全。需进一步研究和改进，为声学镊子技术发展奠定基础，推动其在生物医学研究中实现无接触粒子操纵等应用。使用商业压电换能器产生声波，经PDMS聚焦透镜传入基于RR的声流体镊子装置，该装置通过在3D打印模具上固化PDMS制成，实验平台置于水箱中，用相机记录操纵过程。通过环形谐振的声流体镊子
通过声流体RR镊子捕获颗粒
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三个波导，具one-RR配置，用于通过RR放大信号
DOI: 10.1126/sciadv.ads2654
