据麦梅斯咨询公司介绍，随着纳米声学性能的拓展和技术的提高，纳米声学的应用发展迅速。本文简要介绍了纳米声学技术及其应用，包括纳米声学传感、纳米声学操纵和纳米声学表征，并对其未来发展趋势进行了展望。
什么是声学？单词声学来自希腊单词Akoustos ，意思是可听的。声学是一门研究声音的产生、传播、控制和效果的科学。声学涵盖一系列课题，包括噪声控制、医学领域的超声波、热声制冷、生物声学、导航声纳、纳米声学、地震学和电声通信等。超声波的频率高于人类听觉范围(高于20千赫)。通常，超声波由压电材料制成的换能器产生，电能通过逆压电效应转换成声能。纳米声学背景20世纪80年代，随着纳米科学的进步，纳米技术开始引起学术界各个领域的关注。用于超声研究的纳米材料和纳米器件彻底改变了传统的超声应用方法。在过去的几年中，各种纳米材料的引入和应用激励超声技术支持各种疾病的诊断和治疗越来越受到重视，成为医学超声检测的一个重要领域。如今，纳米技术已经进入了各种可以监测和控制纳米粒子的超声波仪器。
纳米声学应用
纳米声学表征扫描声学显微镜(SAM)的高频声波波长较短，可用于开发声学显微镜。这些显微镜的分辨率与光学显微镜相似。科学家利用显微镜中的纳米声学概念，研制了扫描声学显微镜(SAM)。使用早期SAM技术的显微镜可以提供高达10微米米的分辨率。后来，改进的版本可以在高达260纳米的波长下工作。该技术主要用于生物学、结构内成像和光学不透明样品的表征。原子力声学显微镜(AFAM)SAM的分辨率有限。因此，另一种称为原子力声学显微镜(AFAM)的技术用于以亚微米分辨率表征材料的特性。该技术可用于表征和绘制纳米尺度的机械性能。例如，根据最近的研究，这种技术已经被用来精确地测量动态的年轻纳米尺寸分辨率纳米晶铁氧体和其他材料的s模量。这项技术的分辨率高达10纳米。随着纳米制造、生物医学和材料工程等纳米技术的发展，操纵纳米颗粒、纳米液滴和纳米细胞变得越来越重要。这些操作功能包括纳米物体的定向、捕获、分类、富集和组装。研究人员开发了许多替代策略来实现这些操纵功能，这些策略可分为电学、光学、微流体、磁学、原子力显微镜、机械和声学方法。每种方法都有自己的优缺点。相比之下，基于声学的系统比其他技术有几个优点。例如，基于声学的技术可以提供各种操纵功能。这些方法也不需要特定的样本属性，并且可以通过简单的设备结构来实现。纳米声传感表面声波(SAW)器件可以响应机械、电、化学信号和其他干扰。这些器件的响应特性使它们可以用作SAW传感器。这些纳米声传感器具有成本低、灵敏度高、响应时间好和体积小的优点。此外，基于声表面波的纳米声传感器具有良好的稳定性、选择性和线性度，并提供了合适的IDT和压电基片设计。除了基于声表面波的传感器，其他纳米声学传感器也在开发中。例如，科学家开发了一种柔性压力传感器，它是通过将金纳米线封装在两片聚二甲基硅氧烷(PMDS)之间制成的。这种纳米声传感器具有响应速度快、稳定性高、灵敏度高、功耗低等特点。这些特性与机械灵活性相结合，使传感器能够实时监控心率并检测微小的振动。展望未来，纳米声操纵在纳米加工和生物医学等领域显示出巨大的应用前景。然而，关于微通道中声表面波产生的基本原理的许多问题仍然没有答案。需要进一步的研究来提高我们对这些现象的理解。纳米技术的实际应用前景包括具有高精度和可控性的集成器件。由于声表面波传感器平台的特性优势，声表面波器件的功能化以提高选择性有望成为一个重要的研究领域。声表面波传感器的研究应继续探索新的传感器材料，以提高其性能，扩大其应用范围。此外，有必要加强目前对基于SAW的纳米声学传感器的研究，因为其局限性之一是需要昂贵的电子检测系统，如网络分析仪，来有效地记录设备行为。因此，在未来，有必要将便携式数据采集设备小型化，以捆绑到高度集成和高性价比的系统中。
编辑：李倩
标签：纳米声学声