【BBC知識】用聲波來載物

■來看看用聲波使物體懸浮，進行實驗的新技法！

      懸浮在半空中的咖啡豆，跳動的水珠，牙籤橫空飛過……你若走進這間瑞士的實驗室，可能會覺得「見鬼」了。這是科學家首度發現如何利用聲波，在半空中移動、操縱物體。這項突破意味著我們可以運用「聲波懸浮」（acoustic levitation）來製造新材料，操作精密實驗，理論上甚至可以使人浮起來。

      美國NASA在1980年代發明了聲波懸浮技術，但科學家原本只能夠讓物體懸浮在原位，頂多是在原地旋轉。如今瑞士聯邦科技大學的研究人員不但研發出移動物體的方法，還能同時操縱不只一個物體。

這套系統利用數個大小跟指甲差不多的方形振動平台發出聲波，射到設置在平台上方的反射面。在某些頻率下，反射聲波會跟向上移動的聲波結合，形成「駐波」，其中的「節點」即使在聲波振動時依然保持固定不動。將物體放置在這些節點上，聲波的力量能與重力向下的拉力平衡，因此物體就能懸浮在半空中。

研究人員只要把這種平台排好隊形，調整各平台的聲波強度，就能把物體從一個平台載送到另一個平台。研究人員示範將一小顆懸浮的咖啡粒溶入一小滴水中，甚至操縱一根懸浮的牙籤。「我們的想法是把數個懸浮器拼組起來，然後試著在它們之間『傳球』。」領導這項研究的丹尼勒‧佛瑞斯提博士（Daniele Foresti）說。

為了製造出足夠的浮力，這套系統會發出高達一百六十分貝的聲波，這差不多是噴射引擎在近距離產生的音量。這就是研究人員使用頻率高達兩萬四千赫茲超音波的原因，因為這樣的頻率高到人類聽不到。

有了這套聲波懸浮技術，科學家毋需碰觸有害的化學物質就能移動它，處理細胞時不用怕汙染，還能操縱冷卻到低於冰點的液體。「過冷液體只要一碰到容器，就會開始結凍。」佛瑞斯提說，「但只要把液體懸浮起來，就能使其保持在液態。比方說我們能用這套系統，把兩種過冷金屬結合起來，製造出新的合金。」

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●本文摘自《BBC知識國際中文版》第27期（2013年11月號）。版權所有，轉載請註明出處。

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