声镊作为一种声学操控技术，在生物医学领域具有极大的潜力和广泛的应用前景。它不仅可以实现对微小物体、生物颗粒和液滴的高效操控，而且在材料科学、生物医学等领域展现出独特的价值。声表面波具有能量局域的特点，得到了广泛的关注。声表面波作为固体弹性波，其传播依靠固体媒介的介质质点振动，然而，压电基底一般呈现各向异性物理特性，这将引起表面波在不同传播方向存在明显差异，导致声能量偏转，严重影响表面波器件性能。
近日，中科院深圳先进技术研究院孟龙研究员等提出了一种全息声表面波换能器的设计方法。该方法考虑了压电单晶各向异性引起的能量偏转，可以有效地调控波矢与能流的方向。通过构建阵列声表面波换能器，表征了压电单晶的表面相速度分布曲线、能流角偏转和各向异性物理参数等物理量。采用离散化弧形金属电极的方法，优化设计金属指条的空间分布方式，成功制备了全息声表面波换能器，有效地抑制了声波的衍射效应。
进一步，在设计的聚焦位置处（10λ），构建了半高宽为78.2 μm的表面波聚焦声场，与传统方法相比，这一方法将焦斑尺寸减少了36%。此外，利用全息换能器的设计策略，实现了对不同粒径颗粒（2μm和5μm）、细胞的选择性分选。与传统方式的表面波换能器相比，全息换能器能够对5 μm颗粒产生显著的侧向位移，实现高效、高通量的分选。另外，该全息换能器在较低输入能量下，能够成功驱动0.2 μL微液滴产生毫米级的形变。结果表明基于各向异性相速度设计的全息换能器对于表面波声场性能优化具有重要意义，全息声镊为生物细胞操控、微液滴分选和超声雾化给药等应用提供全新平台。
相关成果以"Holographic surface-acoustic-wave tweezers for functional manipulation of solid or liquid objects"为题发表在Physical Review Applied上。中科院深圳先进技术研究院李鹏奇博士为论文第一作者，中国科学院深圳先进技术研究院郑海荣、孟龙研究员为本文的通讯作者。该研究获得了科技部重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。
图 传统方式和全息叉指换能器的示意图和功能应用的效果图。
论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.20.064003