Superczułe nano-ucho usłyszy nawet odgłosy bakterii

Niemieccy naukowcy opracowali superczułe „nano-ucho”, które jest w stanie usłyszeć dźwięki nawet o sześć rzędów słabsze (o 60 dB) niż to co potrafi ludzkie ucho. Takie urządzenie nie tylko usłyszy dźwięki na poziomie bakterii, ale przyda się również do kalibrowania mikromaszyn MEMS.

Aby stworzyć tak czuły detektor posłużono się znaną już od dawna technologią laserowych pułapek optycznych. W skrócie taka pułapka to narzędzie, które wykorzystuje zogniskowane przez mikroskop wiązki światła lasera w miejscu gdzie znajduje się „chwytana” cząstka. W efekcie powstają siły działające na cząstkę, które utrzymują ją w danym miejscu przestrzeni. Przypomina to zabawę z pincetą i dlatego urządzenie nazywane jest laserową pincetą (z ang. optical tweezer). Jak działa taka pinceta pokazuje poniższe wideo.

W przypadku opisywanego „nano-ucha” naukowcy korzystając z lasera o długości światła 808 nm uchwycili w ten sposób cząstkę złota, która ma rozmiar około 60 nanometrów (tysiąc razy mniej niż grubość ludzkiego włosa). Tak złapana cząstka reaguje na wibracje, które wywołują fale dźwiękowe. Cząstka wibruje w tym samym kierunku co kierunek fal dźwiękowych. Rejestracja tego ruchu, w dużym uproszczeniu, umożliwia „usłyszenie” wywołujących wibracje dźwięków.

Ze względu na bardzo mały rozmiar cząstki złota, „nano-ucho” jest wyczulone zarówno na bardzo głośne jak i bardzo słabe dźwięki. Słabe w tym przypadku oznacza takie, które są o 60 dB słabsze od tego co może usłyszeć najbardziej czułe ludzkie ucho.

W trakcie testów wykorzystano bardzo słabe dźwięki, jak 20 Hz wibracje generowane przez kilka cząstek złota pobudzanych przez inny laser, a także bardzo silne dźwięki wywoływane przez wolframową igłę przyklejoną do wibrującej z częstością 300 Hz membrany głośnika.

Choć we wstępie wspominamy o podsłuchiwaniu bakterii i innych mikroorganizmów, dla nas najciekawsze mogą być konsekwencje wynalazku dla rynku MEMS (mikro układów elektroniczno-mechanicznych). Stosuje się je w wielu dzisiejszych urządzeniach mobilnych, a najbardziej znanym zastosowaniem są przyśpieszeniomierze i czipy projekcyjne DLP. „Nano-ucho” pomoże w projektowaniu i kalibrowaniu takich mikroukładów w przyszłości.
 

Więcej o nanotechnologiach:

• CES: Wodoodporne smartfony i inne gadżety dzięki nanopowłokom
• Najcieńsze przewody na świecie mają grubość kilku atomów
• Rynek MEMS - dzisiaj i w przyszłości
• Mikroskop bez soczewek

Źródło: physicsworld