声~频率选择声学微操作平台

文摘   2024-12-29 21:00   安徽  



摘要


声学微操作方法提供了多种工具,从芯片上的实验室诊断平台到移动微型机器人。声振荡气泡微系统因其成本低、操作方便而受到越来越多的关注。到目前为止,还没有关于使用亥姆霍兹谐振器的声学微操作平台驱动频率可控性的研究报道。在此,我们将亥姆霍兹谐振腔引入到气泡驱动的微系统中,以揭示振荡模式和频率选择性的函数。利用Su-Schrieffer-Heeger (SSH)模型构建了拓扑界面状态和气泡驱动工作位置。我们通过实验观察到微粒子被振荡泡捕获并以拓扑频率进行轨道旋转。然而,当驱动频率在拓扑频率范围外时,微粒子在振荡泡区附近紧密结合。我们的声学微操作平台实现了多种基于频率选择性的微粒子操作模式,这些模式独立于光学或磁性能,可以丰富微操作工具箱,在生物医学领域显示出巨大的应用潜力。


研究亮点


结论


在这项研究中,我们设计了一个基于声频率选择性的微尺度声镊子操作平台。利用SSH模型构建了一维声学拓扑结构和边界状态。仿真数据显示拓扑共振频率处存在明显的局部共振模式,而非共振频率处声压场分布较弱。

我们通过实验观察了在共振和非共振频率下对微粒的操纵。结果表明,微粒子在共振频率下可以实现轨道旋转运动,而在非共振频率下则被捕获并保持静止。基于频率选择性的声学操作平台,不会对生物颗粒或标记造成损伤,为生物显微操作提供了潜在的应用前景。

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