О существовании ультразвука известно уже давно. На протяжении десятилетий технология помогала подводным лодкам ориентироваться в пространстве, а врачам — осматривать пациентов без хирургического вмешательства. У современных ультразвуковых аппаратов есть ограничения по мощности, но исследователи из Университета Квинсленда придумали, как увеличить их силу почти в сотню раз. Они уверяют, что новое устройство способно уловить звук движения молекул воздуха и даже вибрации отдельных клеток.
Обычно ультразвуковые устройства состоят из приемника и излучателя, сделанных из пьезоэлектрических кристаллов. Когда на них воздействует электрический ток, они вибрируют и создают высокочастотные звуки выше 20 000 герц — как известно, они не воспринимаются человеческим ухом. Излучаемые звуковые волны проходят сквозь воздух, воду и мягкие ткани, а от твердых поверхностей отскакивают с различной скоростью. Когда они возвращаются к кристаллам, происходит обратный процесс — вибрации создают электрический ток, который позволяет компьютеру распознать форму объекта, от которого оттолкнулись волны. Таким образом, например, можно посмотреть зародыш в утробе матери.
Чтобы повысить силу устройства, исследователи применили другую конструкцию: приемник состоит из крошечного кварцевого диска шириной 148 микрон и толщиной 1,8 микрона. Сзади него находится лазер, который моментально считывает мельчайшие искажения на диске, вызванные отраженными звуковыми волнами. Повышенная чувствительность позволяет получить более детальную информацию и даже слышать, как двигаются бактерии.
Технология основана на новой возможности, которую мы разработали с использованием лазерного света для измерения механического движения в наномасштабе, на уровне аттометров (тысячная часть ширины атомного ядра). Эта возможность была разработана для реализации новых квантовых технологий — здесь мы используем ее вместо ультразвукового зондирования. Ультразвуковая волна вызывает механические колебания микромасштабной структуры на кремниевом чипе, которые мы затем считываем лазерным светом.
Уорик Боуэн, автор исследования
Технология может быть использована для прослушивания отдельных клеток и бактерий. Благодаря ей, исследователи могут узнать не только живы ли клетки, но и нормальные они или раковые. Также они смогут больше узнать о протекающих внутри процессах и следить за передвижением бактерий. Использование технологии в технике может повысить точность подводных транспортных средств и улучшить медицинское оборудование.
Напоминаем, что больше новостей науки и техники можно найти на нашем канале в Яндекс.Дзен. Подпишитесь, чтобы не пропустить новые материалы, которых нет на сайте!
