As pinças acústicas são uma ferramenta poderosa para a manipulação sem contato de partículas e células usando forças de radiação acústica (ARF) geradas pela transferência do momento da onda acústica. Eles desempenham um papel importante na tecnologia de exibição, sensores biomédicos, dispositivos de imagem, diagnóstico e outros.

Embora ondas estacionárias ou feixes de som tenham sido usados ​​em dispositivos de pinça acústica para prender partículas, um enorme phased array ou uma plataforma de deslocamento é necessária para mudar a fase da onda ou mover a fonte de som para manipulação dinâmica que requer campos acústicos variantes no tempo. Atualmente, ainda é um desafio conseguir manipulação dinâmica em um minúsculo microcanal com um simples, flexível, método de baixo custo e descartável.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zheng Hairong dos Institutos de Tecnologia Avançada de Shenzhen (SIAT) da Academia Chinesa de Ciências abordou o desafio de manipulação dinâmica de partículas e células em um microcanal, integrando acústica-fluídica, física e fabricação de cristais fonônicos em microescala.

Neste estudo, uma placa de cristal fonônico (PCP) fabricada por corrosão química e localizada no microcanal criou um campo sonoro ajustável e variante no tempo que gerou um ARF não isotrópico e reversível que poderia ser ajustado em tempo real.

O ARF originou-se da interação das ondas sonoras incidentes com a excitação ressonante de dois modos distintos na placa de cristal fonônico.

Esses modos específicos podem ser alternados com flexibilidade, simplesmente alterando a frequência de condução. Esta mudança na frequência induziu um campo acústico altamente localizado que gerou um ARF negativo para capturar as partículas, junto com um campo de vazamento que fazia com que um ARF positivo levitasse as partículas, respectivamente.

Em conjunto com uma configuração de fonte de som compensada para a localização PCP, uma força de radiação induzida pelo gradiente de campo ao longo do canal pode transportar ainda mais micropartículas ou células levitadas em direção à fonte ao longo de uma certa trajetória predefinida, como uma linha reta, linha polilinha, linha de arco ou linha de loop com base na linha reta e na linha de arco.

Um movimento arbitrário de parar e ir, nomeadamente, armadilhagem e transporte, de partículas e células ao longo de um caminho predefinido no canal foi conseguido comutando a frequência de modo a alterar os modos ressonantes do PCP e projetando padrões nas placas de cristal fonônico para construir rotas.

"Projetando e projetando cuidadosamente campos acústicos usando cristais fonônicos ou metamateriais em dispositivos microfluídicos, uma ampla gama de materiais, partículas, células e organismos podem ser manipulados acusticamente de maneira sintonizável e multifuncional para aplicações biomédicas, "disse o Prof. Zheng.

O estudo foi publicado como sugestão dos editores na revista. Revisão Física Aplicada em 30 de abril.