Немецкие исследователи превратили обычное устройство, оптический пинцет, в первое в мире нано-ухо, которое способно обнаружить звуки, по силе в шесть раз меньше нижнего порога чувствительности человеческого слуха. Сердцем этого нано-уха или нано-микрофона являются золотые наночастицы, пойманные в ловушку оптического пинцета. Исследователи утверждают, что такое устройство вполне способно к улавливанию звуков, производимых бактериями, а использовать это устройство можно будет в будущем для настройки и диагностики крохотных микроэлектромеханических машин (MEMS) и других наномеханизмов.

Конструкция нано-уха на удивление проста, она основана на технологиях, которые используются в различных лабораториях уже в течение нескольких десятилетий. Оптический пинцет - это лазерное устройство, которое использует луч света для того, что бы поймать в ловушку, зафиксировать в пространстве и управлять движением небольших частиц. Поместив в ловушку оптического пинцета золотую наночастицу и измерив достаточно простыми методами ее колебания, которые вызваны внешним воздействием, звуковыми волнами, ученые смогли измерить сами звуковые колебания, притом невероятно маленькой амплитуды. Сами золотые наночастицы, используемые в качестве мембраны микрофона, имеют размеры около 60 нанометров и малую массу, что позволяет ей вибрировать под воздействием очень слабых звуковых колебаний.

Разработка такого устройства дает ученым возможность выполнения акустического анализа на самых низких уровнях звука. Проводя испытания нано-уха, ученые использовали два источника звука, в первом случае использовалось острие вольфрамовой иглы, прикрепленных к диффузору громкоговорителя, колеблющегося с частотой 300 Гц. Вторым источником звука, гораздо менее "шумным", являлись другие золотые наночастицы, которые нагревались лазерным светом и колебались с частотой в 20 Гц.

Нано-ухо смогло услышать "ясно и четко" оба источника звуковых колебаний. Помимо измерения силы звука с помощью золотой наночастицы можно определить и направление распространения звуковых колебаний, которое совпадает с направлением колебания самой наночастицы.

Эксперименты продемонстрировали, что нано-ухо может "слышать" звуковые колебания ниже 60 децибель, в шесть раз ниже порога абсолютной тишины человеческих органов чувств. Возможность анализа издаваемых звуков позволит реализовать новые методы идентификации бактерий и других микроорганизмов, основанные на звуковых подписях каждого вида. Так же такой инструмент станет весьма полезен ученым, которые создают крошечные наномашины и наномеханизмы. Весьма вероятно, что именно по звуку в будущем будут определяться неисправности таких машин.



Источник