虽然声波已经是科学和医学的一部分,但是技术人员始终依赖于低频。研究人员现在已经表明了高频声波如何彻底改变超声波驱动的化学领域。这些声波对材料和细胞的影响之一是,在用半挂车的声音等同物击中后,分子似乎自发地单独顺序。

这一过程可以实现超多孔纳米材料的可持续生产,这种材料可以用于存储、分离、释放和保护几乎所有东西。它还提供精确、经济、快速的原子薄量子点和纳米片剥离。

医疗应用包括雾化技术,可以通过吸入而不是通过注射和在特殊纳米涂层中注射和包封药物来提供救生药物和疫苗,以保护它们免受恶化,并随着时间的推移控制它们的释放,并确保它们精确地瞄准身体的正确位置肿瘤或感染。

研究小组在微芯片上产生高频声波,以精确地操纵流体或材料。长期以来,超声波一直被用于大约10千赫到3兆赫的低频率,以驱动化学反应——这一领域被称为声化学。在这些低频率下,声波化学反应是由气泡的剧烈内爆驱动的。这个过程被称为空化,会产生巨大的压力和超高的温度——就像一个极小的、极局部的压力锅。

当高频声波传输到各种材料和细胞时,研究人员看到了低频超声波从未观察到的行为。

自动分子似乎沿声波的方向沿着晶体定向。所涉及的声音波长可以超过单个分子超过100,000倍。

虽然低频空化通常可以破坏分子和细胞,但它们在高频声波下仍然完好无损。这使得它们足够温和地在生物医学装置中使用以操纵生物分子和细胞而不影响它们的完整性。

与现有的雾化器不同,一种应用是一种廉价,轻巧和便携的先进雾化器,可以精确地提供大量分子,如DNA和抗体。喘息的雾化器使用高频声波来激发流体或药物的表面,产生可以直接向肺部提供更大的生物分子的细雾。雾化器技术还可用于在一步法中将药物纳入保护性聚合物纳米颗粒中,使纳米制造和药物递送在一起。

专利的喘息喷雾器使用高频声波精确地将药物输送到肺部。

该团队还使用声波推动结晶以实现金属有机框架(MOF)的可持续生产,这是在微小浓度下感测和捕获物质以净化水或空气的理想选择,并且还可以占据大量能量制作更好的电池和储能设备。

虽然制造MOF的常规过程可能需要数小时或几天,但需要使用苛刻的溶剂或密集能源过程,而研究人员则开发出一种清洁的声波驱动技术,可以在几分钟内生产定制的MOF,并且可以很容易地缩放高效批量生产。该团队成功地测试了铜和铁基MOF的方法。

声波还可用于2D材料的纳米制造,其用于从柔性电路到太阳能电池的Myriad应用。可以使用用于计算机的硅芯片的大规模制造的标准工艺来生产声波产生微芯片,打开通过使用数千个芯片的巨大并行化产生具有声波的工业量的材料的可能性。

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本文首先出现在8月,2021号问题金宝搏官网杂志。

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