瑞士聲波技術新突破 物體懸浮不是夢

【大紀元2013年07月21日訊】（大紀元記者王明編譯報導）幾十年來，科學家們已能運用聲音的能量，讓昆蟲和魚等小型物品懸浮空中。最近，瑞士科學家已成功研發物體懸空移動的技術。他們表示，由於這項聲波懸浮（acoustic levitation ）技術的突破，科學家將可應用此一卓越技術於許多領域中，包括製藥和電子製造業。

據《華盛頓郵報》報導，該研究作者、瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）機械工程師波理卡可斯（Dimos Poulikakos）說，他主持的研究團隊進行了多次懸空實驗，如將DNA結合水滴或化學溶液，注入細胞中，甚至溶解極小量的即溶咖啡。他們也把木製牙籤懸空轉動，及進行前、後移動，這些都是前人未曾接觸 的研究範疇。。

一般而言，聲波在物體表面施加壓力時，其所發揮的影響幾乎難以察覺，但如果振動的強度夠大，聲波即具有抵消物體重力的作用。

波理卡可斯說，他們利用約為160分貝的聲音強度，這比站在火箭發射位置附近的聲音還要大聲，足以使人耳膜破裂。然而，由於人類聽覺能察覺的頻率上限約為20,000赫茲（Hz），他們利用聲音的這項物理特性，亦即應用24,000赫茲頻率的聲波，相當於狗笛發出的高頻範圍，在沒有保護的條件下，依然能夠從事研究，不受噪音干擾。

報導說，他們設計的懸浮裝置外表與棋盤近似，其中每一方格有如一分錢大小，各自發出不同的聲波。此外，隔著極短的距離，於棋盤上方放置一塊大型且透明的塑膠板，作為反射聲波之用，如果聲波強度充足，物體可以懸空並在狹小的空間中移動。

該校機械工程師、該論文主要作者佛雷斯帝（Daniele Foresti）說，實驗中最難克服的關鍵是，須細心探尋把物體從一方格移至另一方格的方法，而且不能損壞物體。

佛雷斯帝說，假使力量過猛，聲波會造成水滴爆開，而若向上推力不足，水滴會掉落，無法對抗重力。最終，他發現了成功的技巧：須「送出」物體的方格緩慢地降低聲音強度，並同時提高「接收」物體方格的聲音強度。

佛雷斯帝比喻說，一張裝有一排燈泡的桌子，每個燈泡都有個別的調控開關，仔細地將一個燈泡的亮度降低，同時增加隔壁燈泡的亮度，就可以穩定保持房間內光的亮度。經由這個概念的啟發，他應用電腦軟體調控方格所發射聲波的強度，科學家便能在遠方控制方格所發出的聲波，來回移動物體。

美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）物理學家韋伯（Rick Weber ）讚揚作者開發了「一種高度創新的方法」，大大增進了聲波懸浮技術的能力。

韋伯說，波理卡可斯這項超越不動懸浮的新技術，未來可應用於製藥業，科學家能將不同溶液懸空並相互混合，從而避免潛在的容器污染問題。

目前科學家們利用聲懸浮技術，只能移動小型且質輕的物體。波理卡可斯說，他將很快
公佈新的研究結果，他的研究團隊可以移動更重、且質地更密集的物體，如鋼球。

這項研究結果發表於七月中旬出刊的《美國國家科學院學報》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

（責任編輯：張東光）