全息声学镊子可用于创建3D显示器

全息声学镊子（HAT）系统已被用于同时在空中悬挂多达25个物体。这项壮举是由英国布里斯托尔大学的Bruce Drinkwater和西班牙纳瓦拉公立大学的Asier Marzo实现的，他们使用复杂的扬声器阵列来创造一个复杂，可控的声波领域。该二人组认为，他们的设置可能在不久的将来有重要的医疗应用，也可用于创建物理3D全息图显示。

光学镊子是由亚瑟·阿什金于1986年发明的，他分享了2018年的诺贝尔奖，表明包括细菌和病毒在内的小型电介质物体可以用聚焦的激光束悬浮和操纵。从那时起，全息光学镊子（HOTs）已被开发用于操纵多个物体并组装3D微结构。但是，HOTs有几个缺点。由于光只能通过透明介质传播，因此HOT无法在不透明的介质（包括人体组织）中操作。另一个问题是用于产生HOT的激光会产生大量能量，这会损坏诸如活细胞之类的物体。

相比之下，HAT允许在各种液体和固体介质中操纵物体。HAT的运行效率比HOT高出100，000多倍，这意味着能够将更少的能量传递给物体 – 从而减少了被操纵物体的损坏。此外，HAT能够操纵比HOT更大的物体（高达厘米级）。复杂的声场，Drinkwater和Marzo已经建立了一个HAT系统，可以提供HOT的好处，同时使用更少的能量。他们的系统由一种算法指导，该算法通过精确控制256个小型扬声器阵列发出的40 kHz声波的相位来创建复杂的声场。他们测试了设置，首先是同时在空中悬挂多达25毫米大小的聚苯乙烯球体。研究人员还可以将一段长度的线缝成一块布料，只需将聚苯乙烯球体连接到每一端并精确控制它们的运动即可。

Drinkwater和Marzo确信HAT很快就可以用来组装微米级和毫米级的物体。通过创建更复杂的声波领域，他们的技术可用于暂停大型物理3D像素阵列。这可以用于在半空中创建有形的全息图显示。该二人组现在将努力调整他们现有的设置来操纵水中的物体； 旨在在一年左右的时间内展示该技术。在演示之后不久，他们希望他们的方法将进一步调整，使得能够操纵生物组织内的物体，可能允许复杂的，非侵入性的细胞定位和靶向药物递送。