去年，当时纳瓦拉公立大学的博士生Asier Marzo帮助开发了第一个单侧声学拖拉机光束 - 也就是说，第一个实现了从一个方向使用声波捕获和拉动物体。现在，作为布里斯托尔大学的研究助理，Marzo领导了一个团队，该团队根据所有意图和目的调整技术，可由任何人进行3D打印(当然需要一些装配)。

除了该小组为公众制作的详细的操作视频外，开发这款自助式手持式声学拖拉机光束的工作成果将于本周作为应用物理快报中的开放获取论文出现， AIP出版社。

声波悬浮并不是新事物，并且使用声波来推动宏观物体，或者在静止的沙子和流动的水中创造图案，这种情况分散在整个YouTube中并且已经存在多年。然而，这种技术不仅仅是声音悬浮，使用声音来推动周围的物体。

基于几十年来用于制造光学陷阱的类似基础物理学，这些拖拉机光束的名字是真实的，因为它们可以拉动物体，在它们的焦点处捕获小珠子 - 甚至是昆虫。

“最重要的是，它可以将粒子吸引到源头，”Marzo说。“从源头推出粒子非常容易，但很难将它们拉向源头;吸引粒子。当你移动拖拉机光束时，粒子移动，但是陷阱是静止的。它可以悬浮小塑料;它还可以悬浮苍蝇和小型生物样本。它非常方便。“

该设备的第一个版本证明了这一概念可能并不比这些新的3-D可打印版本大得多。然而，他们的基础技术更复杂，需要昂贵的电子设备。

大部分费用来自电子成形声波的有源元件阵列，操纵它们如何以及在何处干涉以在阵列上方创建最终的物体捕获环境。

“以前我们开发了拖拉机梁，但它非常复杂和昂贵，因为它需要一个相位阵列，这是一个复杂的电子系统，”Marzo说。“在本文中，我们制作了一种简单的静态拖拉机梁，只需要一块静态物质。”

这种被动的静态物质方法的简单性(和可承受性)来自于该物质的特殊结构，旨在取代相位阵列组件并在结构上而不是电子方式上形成声波。由于现在可以从单一来源生成的声音通过这些精心设计的元素，因此波浪由3-D打印材料的内部结构成形。

“我们可以使用所谓的超材料调制一个简单的波浪，这种物质基本上是一块具有不同长度的管子的物质。声音穿过这些管子，当它离开超材料时，它具有正确的相位来形成拖拉机光束，“马佐说。

主要由管子的形状决定的效果，研究团队专注于优化设计，允许使用普通的3D打印机进行制造，确保它甚至可以由家庭爱好者构建。

根据Marzo的说法，这主要是分辨率方面的挑战，要求设计不会受到低端3-D打印机喷嘴精度的限制。“我们需要很好地设计管子，以便用普通的3-D打印机进行3D打印。普通的3-D打印机有很多限制，”他说。

克服了这些限制后，该小组利用易于接近的部件开发了拖拉机梁系统的其余部分，例如来自流行的开源电子产品供应商Arduino。他们甚至为其构建制作了详细的操作视频，下面包含了一个链接。

“将会有一系列指令，其中包含所需组件的列表和逐步视频。组件非常简单，如Arduino和电机驱动器，所有东西都可以在亚马逊上购买，价格低于50英镑(约70美元)，“马佐说。

除了给晚宴客人留下深刻印象外，这些DIY拖拉机横梁还有许多潜在用途，甚至可能成为研究生物样品低重力影响的新工具。Marzo指出这种类型的“微重力”研究已经引起了人们的兴趣，并鼓励生物学家找到自己的设备应用。

“最近有几篇关于如果我们将一个胚胎悬浮起来会发生什么的论文，它是如何发展的?或者如果我们悬浮细菌会发生什么?” 他说。“例如，当它们悬浮时，它们发现沙门氏菌的毒性是其三倍。某些微生物对微重力的反应不同。”

该装置有三种设计，每种设计都具有适合于相对于所用声音波长的不同物体尺寸的捕获轮廓。然而，即使对于整个实验室实施，其中该组捕获较重的物体甚至液体，捕获大于声波波长一半的物体仍然是一个挑战。对于实际频率，仅高于人类可以听到的频率，这将可捕捉物体的大小限制为几毫米。

随着Marzo和他的团队努力克服这一挑战并继续提高拖拉机横梁的性能，他们的技术民主化为制造商社区的无限使用和调整铺平了道路。所以，问题实际上是 - 你会用自己的拖拉机梁做什么?