O echipă de fizicieni din Germania, condusă de Jochen Feldmann și de Andrey Lutich, de la Universitatea Ludwig-Maximilians din Munchen, a dezvoltat prima „nano-ureche” din lume, capabilă să detecteze sunete la scară microscopică. Sensibilitatea acustică a dispozitivului este estimată la șase grade de magnitudine peste capacitățile auzului uman.
„Nano-urechea” are la bază o nanoparticulă din aur captivă optic, iar inventatorii ei susțin că poate fi folosită pentru a „asculta” microorganismele biologice, dar și pentru a investiga mișcarea și vibrațiile mecanismelor miniaturale.
Tehnica „întemnițării” particulelor în „pensete optice” cu ajutorul laserului a fost descoperită în anii ’80 și este folosită regulat în laboratoarele de cercetare din toată lumea, fiind utilă în special pentru manevrarea obiectelor biologice, deoarece câmpul optic folosit cu rol de „cușcă” este nedistructiv.
Acum, echipa germană de la Maximilians a demonstrat că o particulă captivă optic poate fi folosită și ca un detector de sunet minuscul și extrem de sensibil. Acest lucru este posibil prin faptul că particula cu pricina se deplasează din poziția de echilibru sub influența vibrațiilor unor unde sonore vecine. Frecvența sunetului poate fi astfel calculată, analizând oscilația particulei.
Angrenajul demonstrativ al inginerilor germani constă din două surse acustice amplasate într-un mediu acvatic. Prima sursă „zgomotoasă” este un ac din wolfram lipit pe un difuzor care vibrează cu frecvența de 300 Hz. A doua sursă, mai silențioasă, este alcătuită din aglomerări de nanoparticule din aur încinse periodic de un laser pentru a crea unde sonore la frecvența de 20 Hz. Nano-urechea este o nanoparticulă din aur de 60 nanometri (nm), închisă într-o rază laser cu lungimea de undă de 808 nm.
Atunci când oricare dintre sursele acustice este pornită, vibrațiile rezultate imprimă particulei captive o mișcare în aceeași direcție cu cea a propagării undelor sonore.
Pentru a urmări mișcarea particulei, cercetătorii au folosit o video-cameră. Apoi, au testat sensibilitatea nano-urechei prin analizarea traiectoriilor particulei, filmate. Rezultatul este un spectru de fecrevențe provenind de la sursele acustice suprapus peste spectrul de frecvențe ale mișcării Browniene ale particulei captive.
În cele din urmă, analize suplimentare au indicat că nano-urechea poate detecta vibrații la un nivel de putere de până la -60 de decibeli (dB), care înseamnă un prag aflat cu șase ordine de magnitudine sub cel perceptibil de urechea umană.
Potrivit echipei, dispozitivul poate servi la analizarea sunetelor emise de microorganise vii, precum bacteriile și virusurile. În plus, poate fi folosit pentru a cerceta micro-obiecte artificial care produc vibrații acustice, dar care nu pot fi vizualizate direct printr-un microscop optic din pricina unei puternice absorbții a luminii, sau a unor reflexii.
Sursa
