项目名称: 基于声子晶体板调控声场的微纳颗粒操控研究

项目编号: No.11274008

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 蔡飞燕

作者单位: 中国科学院深圳先进技术研究院

项目金额: 90万元

中文摘要: 声操控理论和方法是重要的声学问题,是发展新型声操控应用技术的基础。此前在青年科学基金支持下,申请人及项目组发展了时域有限差分法研究声辐射力,并指导实验揭示了声表面驻波操控微粒定点聚集、排列、移动的物理机制和影响因素。项目的研究成果在JASA,APL,Biomicrofluidics等专业期刊发表论文7篇,声操控的成果也作为研究亮点被美国物理联合会专题报道。目前声操控采用的声场在自由调控和设计优化方法上仍存在不足,是该技术进一步发展和应用的瓶颈。声子晶体具有奇特声子能带,能够调制声波或弹性波的传播,可用于灵活调控声辐射力。本项目拟采用理论方法设计适用于微粒操控的声子晶体板(PCS)结构、数值模拟声辐射力场、并利用MEMS工艺研制PCS器件,研究微粒在PCS器件内的捕获、分类、移动等效应。本研究不仅能获得高精度、宽范围、多形式操控工具,还有望为声操控器件的微型化、集成化提供理论支持和实验依据。

中文关键词: 声操控;声辐射力;声子晶体;;

英文摘要: The development of the theory and method for acoustic manipulation is crucial to the application of ultrasonic manipulation technology. Supported by the NSFC for Youth Science, we developed finite-difference time-domain (FDTD) method to determine the acoustic radiation force on objects in ideal fluids subjected to an acoustic wave, experimentally demonstrated that microparticles (microbubbles, cell) can be aligned, trapped or precisely transported by acoustic standing wave in microchannel and explained the corresponding mechanism. Related results have been published in kinds of journal, such as: JASA, APL, Biomicrofluidics etc., and reported with research highlight on the web of American Institute of Physics. However, the acoustic field in conventional acoustic manipulation device, is usually generated directly by acoustic transducer, can’t be redesigned easily, nor can the corresponding acoustic radiation forces be modulated efficiently. In this project, we will investigate acoustic manipulation particles based on phononic crystal slab (PCS) structures. Since their inception, phononic crystals have been associated mainly with the concept of controlling the propagation and spatial confinement of acoustic waves. Indeed, the enhanced spatial confinement of an acoustic wave means that strong variations of wave inte

英文关键词: acoustic manipulation;acoustic radiation force;phononic crystal;;

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