Новий ультразвук дозволив почути руху бактерій

Про існування ультразвука відомо вже давно. Протягом десятиліть технологія допомагала підводним човнам орієнтуватися в просторі, а лікарям - оглядати пацієнтів без хірургічного втручання. У сучасних ультразвукових апаратів є обмеження по потужності, але дослідники з Університету Квінсленда придумали, як збільшити їх силу майже в сотню разів. Вони запевняють, що новий пристрій здатний вловити звук руху молекул повітря і навіть вібрації окремих клітин.

Зазвичай ультразвукові пристрої складаються зприймача і випромінювача, зроблених з п'єзоелектричних кристалів. Коли на них впливає електричний струм, вони вібрують і створюють високочастотні звуки вище 20 000 герц - як відомо, вони не сприймаються людським вухом. Випромінювані звукові хвилі проходять крізь повітря, воду і м'які тканини, а від твердих поверхонь відскакують з різною швидкістю. Коли вони повертаються до кристалів, відбувається зворотний процес - вібрації створюють електричний струм, який дозволяє комп'ютеру розпізнати форму об'єкта, від якого відштовхнулися хвилі. Таким чином, наприклад, можна подивитися зародок в утробі матері.

Щоб підвищити силу пристрою, дослідникизастосували іншу конструкцію: приймач складається з крихітного кварцового диска шириною 148 мікрон і товщиною 1,8 мікрона. Позаду нього знаходиться лазер, який моментально зчитує найдрібніші спотворення на диску, викликані відбитими звуковими хвилями. Підвищена чутливість дозволяє отримати більш детальну інформацію та навіть чути, як рухаються бактерії.

Технологія заснована на новій можливості, якуми розробили з використанням лазерного світла для вимірювання механічного руху в наномасштабе, на рівні аттометров (тисячна частина ширини атомного ядра). Ця можливість була розроблена для реалізації нових квантових технологій - тут ми використовуємо її замість ультразвукового зондування. Ультразвукова хвиля викликає механічні коливання мікромасштабной структури на кремнієвому чіпі, які ми потім зчитуємо лазерним світлом.

Уорік Боуен, автор дослідження

Технологія може бути використана дляпрослуховування окремих клітин і бактерій. Завдяки їй, дослідники можуть дізнатися не тільки живі клітини, а й нормальні вони чи ракові. Також вони зможуть більше дізнатися про протікають всередині процесах і стежити за пересуванням бактерій. Використання технології в техніці може підвищити точність підводних транспортних засобів і поліпшити медичне обладнання.

Нагадуємо, що більше новин науки і техніки можна знайти на нашому каналі в Яндекс.Дзен. Підпишіться, щоб не пропустити нові матеріали, яких немає на сайті!