Физики создали "микрофон", улавливающий шорох бактерий
Физики из Калифорнии разработали сверхчувствительный датчик давления, способный ощущать и записывать движения бактерий, внутреннее биение клеток сердца и другие неслышимые шумы микромира, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
"По сути, мы создали миниатюрный аналог атомно-силового микроскопа, имеющий при этом чувствительность оптических "щипцов". Мы не просто можем "слышать" эти слабейшие звуки и "щупать" эти силы, но и точно измерять их. Теперь у нас есть инструмент для наблюдения за взаимодействиями и изменениями на столь малых масштабах, до которых мы никогда не добирались", - заявил Дональд Сэрбули (Donald Sirbuly) из университета Калифорнии в Сан-Диего (США).
Прибор, созданный Сэрбули и его коллегами, представляет собой тончайший нанопровод, состоящий из трех компонентов - нановолокон из оксида олова и двух типов наночастиц из золота, "приклеенных" к их поверхности при помощи сил электростатического притяжения и супер-эластичного полимерного клея.
Наночастицы и тонкие полоски из некоторых металлов, к примеру, золота или серебра, способны поглощать видимый свет и передавать его дальше в виде других форм электромагнитного излучения. В это время на поверхности металла возникают так называемые плазмоны - коллективные колебания электронов, способные поглощать и испускать энергию в виде световых волн.
Если пропустить через такой "бутерброд" луч света, то нановолокна начнут его испускать, а плазмоны - вносить своеобразные "помехи" в него. То, как устроены эти помехи, сильно зависит от расстояния между источником плазмонов и световодом. Это расстояние, благодаря высокой эластичности клея, будет заметным образом меняться, если через световод проходят волны или к нему прилагается сила.
Благодаря этому "микрофон" Сэрбули и его коллег может ощущать рекордно малые силы и акустические колебания - подобный световод может улавливать звуки, в тысячу раз более слабые, чем те, которые может услышать человек, и измерять силы порядка 160 фемтоньютонов (триллионных долей ньютона). В целом, этот гаджет примерно в 10 раз чувствительнее атомно-силового микроскопа и при этом он гораздо проще в работе.
Используя этот "наномикрофон", ученые записали те звуки, которые издают бактерии при движении через питательную среду, а также измерили силу колебаний, которые вырабатывают одиночные мускульные клетки сердца.
В будущем, отмечает Сэрбули, детище его группы сможет находить одиночные клетки в растворе и наблюдать за их миграциями и поведением, а также движением объектов внутри них. Подобные замеры, как надеются ученые, облегчат получение фотографий отдельных микробов и интерпретацию результатов других биологических и физических экспериментов.
