Onderzoekers van de Washington University in St. Louis hebben onlangs een techniek uitgevonden om ultrasone golven te genereren die zichzelf kunnen buigen, zoals de regenboog.

Luchtige bundels zijn een klasse van akoestische golven die bewegen op een gebogen, boogachtige baan en kunnen autofocus rond obstakels die zich direct in het pad van de bundel bevinden, waardoor ze zeer geschikt zijn voor ultrasone toepassingen in biomedische beeldvorming, therapie, niet-destructieve testen en deeltjesmanipulatie.

Het genereren van Airy-stralen in water vereist echter grote, dure apparatuur, wat hun brede toepassingen in echografie beperkt.

Hong Chen, universitair hoofddocent biomedische technologie aan de McKelvey School of Engineering en stralingsoncologie aan de WashU School of Medicine, en leden van haar Ultrasound Laboratory ontwierpen en 3D-printen een flexibel en veelzijdig hulpmiddel dat bekend staat als Airy beam-enabled binaire akoestische metasurfaces ( AB-BAM's) voor manipulatie van ultrasone bundels. Vervolgens demonstreerden ze het vermogen van AB-BAM in water. Ze rapporteerden hun bevindingen op 22 juli in Physical Review Applied .

Volgens Zhongtao Hu, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker en eerste auteur van het artikel, is hun team de eerste die de 3D-geprinte AB-BAM's heeft ontwikkeld om met succes Airy-stralen te genereren voor ultrasone focussering.

"Luchtige stralen zijn uniek omdat we de grootte van het brandpuntsgebied kunnen afstemmen", zei hij. "Deze 3D-geprinte AB-BAM's kunnen worden gebruikt in brede toepassingen, waaronder door echografie gemedieerde tumorablatie of medicijnafgifte."

Hun 3D-geprinte AB-BAM's maken flexibele en veelzijdige manipulatie van ultrasone stralen mogelijk, inclusief een scherp gefocuste, afstembare, stuurbare straal, die nuttig is voor verschillende ultrasone toepassingen.

Bijvoorbeeld, HIFU-therapie met hoge intensiteit vereist een korte straal die op één punt intense hitte kan genereren om een ​​kankergezwel te vernietigen zonder nabijgelegen gezond weefsel te beschadigen. Aan de andere kant vereist reguliere echografie die wordt gebruikt om ziekte te diagnosticeren een straal met smalle laterale focale afmetingen om de resolutie te verbeteren.

Naast Chen en Hu omvatten andere leden van het onderzoeksteam WashU-afgestudeerde studenten Yaoheng Yang en Lu Xu, evenals Yun Jing, een faculteitslid in het afstudeerprogramma akoestiek aan de Penn State University. + Verder verkennen

Nieuw type gebogen akoestische bundels om manipulaties met nanodeeltjes mogelijk te maken