Лазер, ультразвук и трехмерно-напечатанные линзы - новая технология манипуляции крошечными объектами - «Наука и технологии»

Что такое лазерный ультразвуковой преобразователь? Это устройство, которое преобразовывает лазерный свет в сфокусированные акустические волны, которые, в свою очередь, могут использоваться для перемещения и манипуляций различными крошечными объектами, такими, как живые клетки. Это достаточно интересная и перспективная технология с многих точек зрения, и она недавно была значительно улучшена, благодаря работе группы исследователей из Технологического университета Нанянга (Nanyang Technological University, NTU), Сингапур, возглавляемой профессором Клаус-Дитером Охлом (Prof. Claus-Dieter Ohl). Эти ученые при помощи технологий трехмерной печати создали специализированную линзу, которая позволяет лазерному ультразвуковому преобразователю работать с недостижимой ранее высокой точностью.

В традиционном лазерном ультразвуковом преобразователе импульс лазерного света падает на линзу, поверхность которой покрыта тонким слоем из углеродных нанотрубок. Выделяющееся тепло от лазерного света заставляет покрытие расширяться, создавая колебания, являющиеся источником акустических волн. Используемые в подобных технологиях стеклянные линзы могут иметь достаточно ограниченное количество традиционных форм и размеров. Это, в свою очередь, означает, что они могут сфокусировать акустические волны в единственной точке, точно так же, как и обычное увеличительное стекло фокусирует солнечный свет в крошечное пятно.

Однако, процесс трехмерной печати, использующий в качестве материала специальный оптический прозрачный полимер, позволяет получить абсолютно любую форму линзы. И такая сложная линза может фокусировать звуковые волны не в одной, а сразу в нескольких точках. А управление параметрами исходного луча лазерного света позволит без труда перемещать точки фокусировки в нужную точку пространства.

Более того, используемый полимер более дешев, нежели оптическое стекло, и не требует процесса дорогостоящей механической обработки. В результате всего этого, изготовление опытного образца линзы лазерного ультразвукового преобразователя, площадью в два квадратных сантиметра, обошлось приблизительно в два американских доллара.

Ученые считают, что такие линзы для лазерных ультразвуковых преобразователей можно будет быстро печатать в случае необходимости, придавая им форму, оптимально подходящую для выполнения каждой конкретной работы. И это, в свою очередь, может стать новым словом в области микрохирургии, анализа материалов и в технологиях управления различными микрожидкостными устройствами, включая и так называемые лаборатории-на-чипе.