El ultrasonido es más que sonido. Los obstetras lo usan para mirar dentro del útero de una mujer y observar a un bebé en crecimiento. Los cirujanos usan potentes rayos de ultrasonido para destruir las células cancerosas. Los investigadores disparan ultrasonido a los materiales para probar sus propiedades. Pero estos acústicos de alta frecuencialas olas pueden hacer aún más.
Los investigadores ahora han impreso en 3D un nuevo tipo de dispositivo que puede aprovechar el ultrasonido de alta presión para mover, manipular o destruir pequeños objetos como partículas, gotas o tejido biológico a escalas comparables con las células. Al proporcionar un control sin precedentes de las ondas fotoacústicas- que son generados por láser - dicho dispositivo puede ser útil para realizar una cirugía precisa, analizar las propiedades de los materiales y para la investigación científica en el laboratorio, como en el campo de la microfluídica.
"La ventaja de la acústica es que no es invasiva", dijo Claus-Dieter Ohl de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur. Su equipo describe su nuevo dispositivo esta semana letras de física aplicada , de AIP Publishing. "Tenemos un control mucho mejor de la onda fotoacústica, y la onda puede incluso diseñarse de manera que sirva para un actuador mecánico".
Este control es crucial. Los dispositivos anteriores solo podían producir tipos básicos de ondas acústicas: ondas planas, que se enfocan en un solo punto, como la lupa enfoca las ondas de luz.
Estos dispositivos, llamados transductores de ultrasonido enfocados generados por láser, funcionan convirtiendo los pulsos láser en vibraciones. La parte clave del transductor es una superficie de vidrio que actúa como una lente. Los pulsos láser golpean la superficie del vidrio, que está recubierta de una capa delgadapelícula de nanotubos de carbono. El calor hace que este recubrimiento se expanda rápidamente, lo que genera las vibraciones necesarias para producir ondas acústicas de alta frecuencia y alta presión.
Pero debido a que el material del sustrato es vidrio, se limita a formas planas, cilíndricas o esféricas. Las formas más complicadas son difíciles y caras de hacer de vidrio.
El nuevo tipo de transductor también produce ondas acústicas con pulsos láser de alta frecuencia. Pero en lugar de vidrio, los investigadores usaron impresoras 3D para hacer una lente con resina líquida transparente. Al usar una impresora 3D, podríancrear una lente de cualquier forma, lo que les permite generar ondas acústicas de cualquier forma. Como resultado, los investigadores pueden enfocar las ondas en múltiples puntos al mismo tiempo o pueden controlar la fase de las ondas y enfocar las ondas en diferentespuntos en varios momentos.
Para que su transductor funcione, los investigadores desarrollaron un nuevo método para recubrir la resina transparente pintando capas de polímeros y nanotubos de carbono a temperatura ambiente. Los métodos convencionales como la deposición de vapor requieren altas temperaturas que habrían derretido la resina curada.El transductor de concepto genera una onda plana y enfocada al mismo tiempo, y funciona tan bien como una de cristal. Un tamaño de aproximadamente dos centímetros cuadrados, cuesta solo unos dos dólares para imprimir.
Lo que distingue este enfoque es un mejor control combinado con una producción más simple y económica. "Le permite usar la acústica para nuevas aplicaciones", dijo Ohl. La precisión del enfoque, hasta cientos de micras abre aplicaciones enanálisis de materiales y cirugía. Este dispositivo podría ayudar a los médicos a atacar mejor los tumores. En particular, Ohl imagina que este dispositivo podría ayudar a los cirujanos oculares a realizar una cirugía de cataratas. Los investigadores biomédicos pueden usar ondas acústicas para medir las propiedades elásticas de las células en una placa de Petri, viendo cómoresponder a las fuerzas.
Al enfocar las ondas en diferentes puntos y tiempos, el dispositivo puede ejercer fuerzas de cizallamiento y clasificar, aislar y manipular gotitas, partículas o células biológicas. Sería una herramienta poderosa en microfluídica, por ejemplo, que requiere fuerte, precisa,y control rápido de líquidos. Con ese fin, los investigadores ahora están usando transductores fotoacústicos impresos en 3D para hacer actuadores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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