Наноухо: Подслушивая за микромиром
«Наноухо», микрофон, состоящий всего из одной наночастицы золота, удерживаемой лазерным лучом, теоретически позволяет фиксировать акустические колебания в миллионы раз более слабые, чем все, что доступно нашему слуху. По мнению создателей уникального прибора, он может открыть целую область «акустической микроскопии», в которой звук позволит исследовать микроорганизмы и открыть новые особенности их жизни.
«Наноухо» было бы невозможным без изобретенных ранее — в 1980-х — другого тонкого инструмента, «оптического пинцета». Такой «пинцет» представляет собой узкий лазерный луч, в фокусе которого удерживаются микроскопические объекты. Луч же позволяет также манипулировать ими, прикладывая самые мельчайшие силы — до наноньютонов. Сегодня «оптический пинцет» активно используется в разных областях науки, от молекулярной биологии до нанотехнологии. Им измеряют и самые крохотные расстояния — до нанометров — фиксируя самые незначительные смещения схваченной «пинцетом» частицы.
Этот принцип и положен в основу нового микрофона-«наноуха». Звуковые волны представляют собой распространяющиеся в среде упругие механические колебания ее частиц. Для того, чтобы услышать звук, нужно тем или иным способом замерять эти колебательные движения частиц. Для измерений немецкие ученые из группы Йохена Фельдманна (Jochen Feldmann) предложили использовать частицу золота диаметром 60 нм, взвешенную в воде и зафиксированную «оптическим пинцетом».
По соседству с ней ученые поместили в воду массив аналогичных наночастиц, которые заставляли колебаться с помощью лазерного луча. И действительно: акустические волны были замечены и измерены. Более того, на основе этих данных удалось не только услышать звук, но и узнать направление, с которого он пришел.
По мнению авторов, реализованная в лаборатории концепция имеет огромные перспективы не только в науке, но и в медицине. Еще бы: врач сможет узнать неполадки в работе отдельных клеток по их звучанию. Если, конечно, ученым удастся довести идею до достаточной завершенности — или хотя бы научиться различать колебания, создаваемые акустической волной, от случайного теплового движения частиц.
По публикации ScienceNOW