Создано первое в мире «наноухо»

Физики из Германии разработали первое в мире «наноухо», способное улавливать звук в микроскопических масштабах. По существующим оценкам, его чувствительность на шесть порядков выше порога человеческого слуха. В основе устройства находится пойманная в оптическую ловушку наночастица, которая, по заявлению разработчиков, может использоваться для того, чтобы «слушать» биологические микроогранизмы, а также изучать движение и вибрации крошечных механизмов.

Частицы можно поймать «оптическим пинцетом», который образуется, когда лазерный свет фокусируется в какой-либо точке пространства. В частице индуцируется электрический дипольный момент, и та притягивается к самой сильной части электрического поля лазера. Эта методика была разработана в 80-х годах прошлого века и широко применяется в исследовательских лабораториях всего мира. Особенно полезна она при манипуляциях с биологическими объектами, поскольку оптическое поле, используемое для поимки частицы, недеструктивно.

Теперь исследовательская группа, возглавляемая Йохеном Фельдманом и Андреем Лутичем из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене (Германия), показала, что частица в оптической ловушке может использоваться в качестве чрезвычайно чувствительного звукового детектора. Исследователи установили, что такая частица может переходить из положения равновесия к вибрациям при воздействии звуковых волн. Частоту звука можно вычислить путем анализа того, насколько сдвинулась частица.

Ученые поместили в среду на водной основе два источника звука. Первый «громкий» источник представлял собой вольфрамовую иглу, прикрепленную к динамику, вибрирующему с частотой в 300 Гц. Второй, более слабый источник состоял из пучков наночастиц золота, периодически нагреваемых лазером для создания звуковых волн с частотой в 20 Гц. Само «наноухо» — это золотая наночастица величиной в 60 нм, пойманная лазерным лучом с длиной волны 808 нм. При включении одного из звуковых источников создаваемые вибрации заставляли наночастицу двигаться в направлении распространения звуковых волн. Чтобы отследить это движение, ученые использовали видеокамеру. Затем они определили чувствительность «наноуха», проанализировав записанные траектории. Результат представляет собой частотный спектр звуковых источников, наложенный на частотный спектр броуновского движения наночастицы.

16 января 2012, Редактор