نانوگوشی که در مقیاس بسیار کوچک می‌شنود

فیزیکدانان در آلمان نانوگوشی ساخته‌اند که قادر به شناسایی صوت در مقیاس‌های طولی میکروسکوپی است. حساسیت تخمینی این نانوگوش میلیون‌ها برابر پایین‌تر از آستانه شنوایی انسان است. این افزاره مبتنی بر یک نانوذره طلای بدام افتاده بصورت نوری است، و مخترعانش ادعا می‌کنند که آن را می‌توان برای گوش دادن به میکروارگانیسم‌های زیستی و تحقیق حرکت و نوسان‌های ماشین‌های ریز استفاده کرد.

فیزیکدانان در آلمان نانوگوشی ساخته‌اند که قادر به شناسایی صوت در مقیاس‌های
طولی میکروسکوپی است. حساسیت تخمینی این نانوگوش میلیون‌ها برابر پایین‌تر
از آستانه شنوایی انسان است. این افزاره مبتنی بر یک نانوذره طلای بدام
افتاده بصورت نوری است، و مخترعانش ادعا می‌کنند که آن را می‌توان برای گوش
دادن به میکروارگانیسم‌های زیستی و تحقیق حرکت و نوسان‌های ماشین‌های ریز
استفاده کرد.

ذرات را می‌توان در “انبرک‌های نوری” – موقعی که نور لیزر در یک نقطه از
فضا متمرکز می‌شود، تشکیل می‌شوند – بدام انداخت. یک مومنت دوقطبی الکتریکی
در این ذره القاء شده و به شدیدترین قسمت میدان الکتریکی این لیزر کشیده می‌شود.
این تکنیک در سال ۱۹۸۰ میلادی کشف شد.

 
یک نانوذره بدام افتاده بصورت نوری، می‌تواند بعنوان یک شناساگر فوق‌حساس صوت عمل
کند. امواج فشاری از یک منبع صوت مجاور بوسیله ردیابی جابجایی کوچک یک نانوذره طلای
بدام افتاده از موضع تعادلی‌اش در باریکه‌ای از یک پرتوی لیزر متمرکز شناسایی می‌شود
(ناحیه قرمز). این امواج صوتی بوسیله توده‌ای از نانوذرات که موقع گرم شدن بوسیله
یک لیزر، نوسان می‌کنند؛ تولید می‌شوند.
اکنون، گروهی به رهبری جوخن فلدمن و آندری لوتیخ در دانشگاه لودویک – ماگزیمیلیانز
در مونیخ نشان داده‌اند که یک ذره داخل یک دام نوری می‌تواند بعنوان یک شناساگر
صوتی کوچک و بی‌نهایت حساس، نیز استفاده شود. این محققان متوجه شده‌اند که این ذره
بدام افتاده را می‌توان طوری ساخت که بوسیله نوسان‌های ناشی از امواج صوتی مجاور از
موضع تعادلی‌اش حرکت کند. سپس فرکانس این صوت را می‌توان با تجزیه و تحلیل مقداری
که این ذره جابجا ‌شده است، محاسبه کرد.

دستگاه آزمایشگاهی این گروه شامل دو منبع صوتی قرار داده شده در یک محیط آبی است.
اولین منبع قوی، یک سوزن تنگستنی چسبیده به یک بلندگو است که در فرکانس ۳۰۰ هرتز
نوسان می‌کند. دومین منبع ضعیف‌تر، خوشه‌هایی از نانوذرات طلا است که بوسیله لیزر
ثانویه‌ای برای ایجاد امواج صوتی در فرکانس ۲۰ هرتز، بصورت دوره‌ای گرم می‌شود. این
نانوگوش یک نانوذره‌ی طلای ۶۰ نانومتری بدام افتاده در یک پرتوی لیزر با طول‌موج
۸۸۰ نانومتر، است.

موقعی که هر یک از این منبع‌های صوتی تنظیم می‌شوند، نوسان‌های پی‌در پی هنگام
انتشار امواج صوتی، سبب حرکت این ذره‌ی بدام افتاده در همان جهت انتشار می‌شود.

طبق گفته این محققان، این افزاره را می‌توان برای تجزیه و تحلیل صوت‌های ایجاد شده
بوسیله میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها، استفاده کرد.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Physical Review Letters
منتشر کرده‌اند.