Создан рекордно точный акустический пинцет

B5 acQPed301

Его ключевым отличием стало использование наклонных стоячих волн.

На фото: Разделение раковых клеток и эритроцитов в акустическом пинцете. Поток движется слева направо, в направлении разделяющего кремниевого клина. Изображение: Jun Huang Lab

Физики добились рекордной точности работы от акустического пинцета — прибора, разделяющего частицы по размеру за счет использования стоячих акустических волн. Сам прибор был изобретен ранее этой же группой сотрудников Университета штата Пенсильвания. Работа с описанием усовершенствованной методики опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, кратко о ней можно прочитать в пресс-релизе университета.

Акустический пинцет состоит из резервуара с жидкостью, в которой находятся клетки или частицы, и нескольких источников звуковых волн. В качестве источников выступали два межпальцевых преобразователя на пьезоэлектрической подложке. При подаче переменного напряжения на такой преобразователь он начинает генерировать акустические волны.

Волны от двух преобразователей, расположенных параллельно друг другу, интерферируют, образуя стоячую волну — чередование пучностей и узлов, максимумов и минимумов амплитуды. Подхваченная такой волной частичка будет двигаться, пока не попадет в узел. При этом время, необходимое для того, чтобы добраться до узла, неодинаково для частиц с разным размером, за счет чего и происходит разделение.

nNePa9OxMr01

Принцип формирования решетки стоячих волн в приборе за счет межпальцевых преобразователей на пьезоэлектрической подложке. Изображение: Jun Huang Lab

Во всех методах, разработанных до настоящего момента, использовалась стоячая волна, параллельная направлению потока. При такой конфигурации максимальная дистанция, на которую можно было разделить две частицы, составляла четверть длины волны. Из-за этого акустический метод сортировки страдал от низкой эффективности сортировки (значительной остаточной доли неразделенных частиц) и низкой чувствительности (частицы с небольшой разницей в размере невозможно было разделить).