摘要：研究人员详细介绍了一种现象背后的物理，该现象使他们可以使用超声波在液滴中创建旋转，从而将液态颗粒浓缩到液体中。该发现将使研究人员能够设计利用该技术在生物医学测试和药物开发等领域开发应用的技术。...

研究人员详细介绍了一种现象背后的物理，该现象使他们可以使用超声波在液滴中创建旋转，从而将液态颗粒浓缩到液体中。该发现将使研究人员能够设计利用该技术在生物医学测试和药物开发等领域开发应用的技术。

北卡罗来纳州立大学机械和航空工程助理教授Chuyi Chen解释说：“通过在压电基底物的表面上创建超声波，我们可以在液滴中诱导旋转，该液滴依靠该基材上的液滴。” "The oscillation of the ultrasound waves pushes the fluid inside the droplet to stream in a circle, but the surface tension of the droplet prevents the droplet from spreading out into a flat sheet. A combination of forces from the ultrasound waves, the spinning droplet, and the fluid moving within the droplet drives particles inside the droplet to move in a helical pattern, essentially corkscrewing through the droplet to come together at a central point.

陈说：“这是将固体颗粒浓缩在液体溶液中的新型方法，这可能非常有用。” “例如，集中细胞的含量可以使传感器更容易检测相关的生物医学测定材料。”

但是，为了开发利用这种现象的技术，研究人员需要准确地了解驱动它的原因。

陈说：“本文是一个重大的进步，因为它详细列出了负责控制液滴内部颗粒的物理学。” “既然我们了解了所涉及的力量，我们就可以做出明智的决策和工程师技术，以控制方式将颗粒集中在液体样品中。”

这些发现的一个关键方面是，您可以通过操纵几个参数中的任何一个：液体的表面张力，液滴的半径和超声波的振幅来影响液滴在液滴中的运动。

Chen说：“这为我们提供了多种微调系统旋转和颗粒行为的机制。”

除了其在生物医学应用中的潜在效用外，这项新技术还有望在探索与旋转系统物理学有关的一系列研究问题中使用。

Chen说：“例如，我们可以创建龙卷风状的涡流流或研究科里奥利驱动的运输非常小。” “与大型技术相比，它使我们能够以紧凑，易于观察到相对便宜的方式探索物理问题。”

这项工作是在国立卫生研究院的支持下完成的，根据R01GM132603和R01GM141055的赠款；并从国家科学基金会（National Science Foundation）获得2104295的赠款。