Teadlased lõid maailma väikseima kõrva

Tagasi

Edasi

Teadlased kasutasid optiliste pintsettidega hoitavat kulla nanoosakest (vasakul), tuvastamaks läheduses asuvate nanoosakeste (paremal) paisumisel tekkinud helilaineid.

Foto: Ohlinger et al/Physical Review Letters

Kõige tundlikum seniloodud kuulmisseade on kõigest 60-nanomeetrise läbimõõduga kullatera.

Tillukeseks kõrvaks on mikroskoopiline laserkiire poolt lõksu püütud kulla nanoosake, mis suudab tuvastada inimkõrvaga kuuldavast miljon korda nõrgemat heli, tajudes isegi bakterite ja viiruste tekitatud hääli. Teadlaste väitel võimaldab nende saavutus panna aluse akustilisele mikroskoopiale - organismide uurimisele nende poolt tekitatava heli põhjal.

Nanokõrva kontseptsioon tekkis koos optiliste pintsettide meetodi leiutamisega 1986. aastal. Sellised pintsetid kasutavad osakestest kinni haaramiseks ja nende liigutamiseks läätse abil fokuseeritavat laserkiirt.

Optilisi pintsette kasutatakse molekulaarbioloogias ja nanotehnoloogias, kus nende abil manipuleeritakse molekulide ja aatomitega, näiteks sisestatakse DNAd rakkudesse. Samuti saab neid kasutada osakeste vahel toimivate üliväikeste jõudude mõõtmiseks - kui osake on laserkiirega kinni püütud, saab mikroskoobi abil jälgida, kas see liigub omal vabal tahtel või mitte.

Siin tulebki mängu nanokõrv. Helilainete levimisega mingis keskkonnas kaasneb selles leiduvate osakeste edasi-tagasi liigutamine, mida mõõtes saabki tuvastada heli.

Müncheni ülikooli teadlased kasutasid selleks vette kastetud ja optiliste pintsettidega hoitavat 60-nanomeetrise läbimõõduga kulla nanoosakest. Nad salvestasid ja analüüsisid selle liikumist akustiliste vibratsioonide tagajärjel, mida tekitasid teised vees leiduvad kulla nanoosakesed, mis olid kuumenenud laseri mõjul. 

Lisaks ennenägematule tundlikkusele suudab teadlaste loodud nanokõrv määrata ka suuna, kust heli tuleb. Ajakirjas Physical Review Letters avaldatud uuringu autorite sõnul võimaldaks samaaegselt töötavate nanokõrvade kolmemõõtmeline reastamine kuulata rakke või mikroorganisme, nagu baktereid ja viirusi, mis tekitavad liikudes ja hingates väga nõrku akustilisi vibratsioone.

"Meie meetodil on kindalsti rakendusvõimalusi meditsiinis, kuid kõigepealt peame me jälgima, kuidas see töötab," märkis uuringu autor Jochen Feldmann.

Elusrakkude vibreerimist on küll jälgitud mikroskoobiga, kuid keegi pole salvestanud selle tagajärjel tekkivat heli. Heli salvestamine aitaks paremini mõista rakkude mehaanilisi omadusi ning nende muutumist haiguse tagajärjel. Varem on näiteks leitud, et punaverelibled vibreerisid pärast malaariat põhjustava parasiidiga nakatumist vähem, sest ilmselt muutis nakkus rakud tavapärasest jäigemaks.

• Tweet