Nový ultrazvukový senzor na čipu může „slyšet“ jednotlivé bakterie  
Stačí mikronový křemenný disk a laser. Pak si můžete poslechnout, o čem si povídají buňky lidského těla, všudypřítomné bakterie anebo třeba molekuly vzduchu, které proudí kolem senzoru. S novým senzorem si přijdou na své buněční biologové, diagnostici nebo třeba námořníci či letci.
Křemenný disk ultrazvukového senzoru. Kredit: University of Queensland.
Křemenný disk ultrazvukového senzoru. Kredit: University of Queensland.

Ultrazvukové technologie nejsou žádnou novinkou. S úspěchem je používají lékaři, posádky ponorek i mnozí další. Nová ultrazvuková technologie ale opět posouvá možnosti, které nám ultrazvuk nabízí. Australští vědci postavili unikátní ultrazvukový senzor, který je tak nesmírně citlivý, že detekuje zvuk jednotlivých molekul vzduchu, které se pohybují kolem senzoru nebo zvuk vibrací jednotlivých buněk.


V běžných ultrazvukových zařízeních jsou základem vysílače i přijímače piezoelektrické krystaly. Fungují tak, že elektrický proud vyvolává vibrace těchto krystalů, které pak vysílají zvukové vlny o frekvencích neslyšitelných pro lidské ucho. A u přijímače to probíhá zase naopak. Vibrace vytvářejí v krystalech elektrický proud. Technologie piezoelektrických krystalů má ale svá omezení, kvůli nimž jo nebylo možné pro ultrazvukový senzor použít.

Warwick Bowen. Kredit: University of Queensland.
Warwick Bowen. Kredit: University of Queensland.


Vedoucí výzkumu Warwick Bowen a jeho spolupracovníci proto museli nasadit úplně jiný přístup. Přijímač jejich ultrazvukového senzoru je nepatrný disk z křemene, který má průměr 148 mikronů a tloušťku 1,8 mikronu. Na disk, který je umístěný na čipu, míří laserový paprsek. Když (ultra)zvukové vlny zasáhnou disk, tak se povrch disku nepatrně zdeformuje. Laser pak tyto změny přečte.


Bowen s kolegy využili technologii, díky které laserový paprsek změří mechanický pohyb v nanoměřítku. Jde o změny na úrovni attometrů. Jeden attometr přitom odpovídá asi tisícině průměru atomového jádra. Zmíněná technologie byla původně vyvinuta pro kvantová zařízení. Bowen a spol. ji použili v ultrazvukovém senzoru.

University of Queensland
University of Queensland


Badatelé uvádějí, že jejich ultrazvukový senzor je asi tak stokrát citlivější, než stávající technologie. Nové zařízení dovede změřit ultrazvukové vlny, které působí asi takovými silami, jako vliv gravitace na virus. S tímhle senzorem bude možné poslouchat jednotlivé buňky, třeba buňky lidského těla nebo bakterie.


Nové ultrazvukové senzory tohoto typu by mohly pomáhat vědcům i lékařům při zkoumání stavu a fungování buněk. Živé buňky vibrují a my můžeme jejich vibrace analyzovat. Díky senzorům Bowenova týmu to půjde u jednotlivých buněk. Časem by bylo možné ultrazvukové senzory využít k monitorování pohybu jednotlivých buněk v těle. Své uplatnění by mohly nalézt třeba i ve vylepšení navigace, jak podvodních, tak i létajících strojů.

Literatura
University of Queensland 15. 1. 2019, Nature Communications 10: 132.

Datum: 20.01.2019
Tisk článku

Základní otázky komunikace - Králová Jaroslava, Špatenková Naděžda
 
 
cena původní: 190 Kč
cena: 169 Kč
Základní otázky komunikace
Králová Jaroslava, Špatenková Naděžda
Související články:

Nový kvantový gravimetr potěší geology a prospektory     Autor: Stanislav Mihulka (05.08.2017)
Čínský kvantový detektor ponorek může uzavřít Jihočínské moře     Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2017)
Kvantové rádio umožní komunikaci a navigaci pod zemí a pod vodou     Autor: Stanislav Mihulka (06.01.2018)



Diskuze:

A jak TO slyší sporné ponorky u Sporných Ostrovů ve Sporném Moři?

Josef Hrncirik,2019-01-21 18:20:59

Jsou slyšet až v Austrálii?

Odpovědět


Slyš to pšouky bakterií, růst trávy i Hlasy

Josef Hrncirik,2019-01-22 07:04:50

Jak se píše v odst. 1, naslouchátko Velkého Bratra Five Eys slyší i ultrazvuk z dopadu jednotlivých molekul vzduchu.
Podle kinetické hypothesy je tlak vzduchu 100 kPa prý intenzita toku hybnosti způsobená dopady molekul vzduchu na uvažovaný povrch. Na měřící plochu senzoru průměru cca 20 um jak vidno zříti na obr.1 chaoticky dopadají molekuly vzduchu (cca N2) z obou stran rychlostí cca 300 m/s.
Ultrazvuk vyvolaný těmito jednotlivými dopady má frekvenci cca 2,2 EHz.

God save the Queen!

Odpovědět


Neúplatní peer rewievers Nature pobírají plat za čtení i nečtení recenzovaných článků.

Josef Hrncirik,2019-02-11 21:37:02

Zde, tj. v DOI: 10.1038/s41467-018-08038-4
v suppl. info s.17, fig.7 na ose x inovativně uvádí "Frequency (Pa)".
Změna = život.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace