基于二维声子晶体板共振声场的微粒操控

作者:王燕萍; 蔡飞燕; 李飞; 张汝钧; 李永川; 王金萍; 张欣; 郑海荣
来源:Acta Physica Sinica, 2023, 72(14): 129-134.

摘要

声波可以非接触、无损伤地操控微粒,其在细胞操纵、材料组装等领域具有广阔的应用前景.然而,如何高通量、灵活且快速操控微粒仍然面临挑战.在本工作中,利用二维声子晶体板的周期局域梯度场实现了大规模微粒的并行操控.其主要机制是由于黄铜平板刻蚀周期分布的正方体凸起构成的二维声子晶体板可激发板子固有的Lamb波零阶反对称模式;其周期局域梯度场在平行于声子晶体板表面为驻波声场、在垂直于声子晶体板表面为局域梯度声场;该周期分布的局域声场可以对微粒产生平行于表面的声停驻力、垂直于表面的声吸引力.我们进一步构建了操控实验装置,利用压电陶瓷片激励二维声子晶体板,在实验中观察到了玻璃微球的捕获和排列现象,实现了大规模微粒的二维排列操控.该工作为高通量、快速、灵活操控微粒和细胞等提供了物理基础和技术支持.