新研究: 音波を利用した変化する環境での精密物体移動の可能性

TokyoEPFL工学部の研究者たちは、音波を使って物体を動かす新しい方法を開発しました。この方法「波動モーメント整形」は、レーザービームを使って小さな粒子を動かし、制御された条件を必要とする光ピンセットとは異なります。

波動の運動量の調整は様々な状況で応用可能です。この技術は環境や物体の材質に依存しません。研究者は物体の場所を知っているだけで、音波がその他のすべてを自動的に処理します。

実験では大きな水槽が使われました。科学者たちは音波を利用して水に浮かぶピンポン玉を動かしました。カメラはその玉の位置を追跡しました。

波動モーメンタムシェーピングの利点は以下のとおりです。制御が難しい動的な環境でも機能し、球体や複雑な形状の物体を効果的に取り扱うことができます。光波面シェーピングに着想を得たシンプルで汎用的な方法であり、生物医学分野にも適していて無侵襲かつ安全です。また、3Dプリンティングの可能性も秘めています。

その手法は「Nature Physics」という学術雑誌に発表されました。この研究は、ボルドー大学、ナザルバエフ大学、ウィーン工科大学と協力して行われました。

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チームはさらなる試験を行い、人体のような複雑なシステムを模した障害物を設置しました。音波はこれらの障害物を避けてボールを移動させ、この方法が変化する条件下でも効果的であることを証明しました。

音は医療での利用に多くの可能性を秘めています。それは薬物を癌細胞に輸送することができ、また物理的な接触なしで細胞を制御することも可能です。これにより、汚染や損傷のリスクを低減し、生物学の研究や組織の作成に役立ちます。

波の運動量整形は、運動量保存の法則に基づいたシンプルで有望な概念です。研究者たちは、これが光にも応用できると考えています。次のステップとして、小規模な実験を行う予定で、顕微鏡下で超音波を用いて細胞を移動させる計画です。また、彼らはすでにスイス国立科学財団（SNSF）から資金を獲得しています。

この研究では、音波を使って物体を正確に移動できることが示されています。この方法は様々な環境や状況で効果的に機能し、医療や工学など多くの分野で利用可能です。