光加持的奈米金粒化身順風耳！
- 上線日期：2012/2/29 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
德國物理學家研發出第一隻能偵測聲音的「奈米耳」(nano-ear)，其靈敏度比人耳所能聽見的極限還要低6個數量級之多。此元件的基礎是以光學方法加以侷限的奈米金粒，將來可望用來偵測生物微組織以及微小機器的移動與振動。
光鑷夾(optical tweezers)是利用雷射聚焦於空間中一點來捕捉粒子，原理是粒子會因雷射光的照射而產生電偶極矩，並因此被牽引至雷射光束中電場最強的區域。此技術創於1980年代並已在實驗室中廣泛使用。由於使用的雷射光強度不具破壞性，很適合用來操縱生物體。
最近，光鑷夾的應用又多添一項：由Jochen Feldmann與Andrey Lutich領導的慕尼黑大學(Ludwig-Maximilians-University)團隊最近證明了侷限在光陷阱裡的粒子，可以作為靈敏度極高且體積微小的聲波探測器。他們發現聲波的振動會使粒子由平衡位置移開，分析粒子的位移情形便能計算出聲波的頻率。
該團隊的裝置包含了兩個置於水溶液介質中的聲源，其中較強的聲源是黏附於頻率300 Hz的揚聲器上的鎢針，另一聲源是一串奈米金粒，由於受第二道雷射光週期性加熱而發出20 Hz的聲波，擔任奈米耳的則是一個被波長808 nm的雷射光束侷限住60 nm的奈米金粒。
由聲源傳出的振動會使受困粒子沿聲波傳播方向移動。研究人員以攝影機記錄粒子運動軌跡並加以分析，得到的結果為聲波頻譜與粒子布朗運動頻譜的疊加，在聲源頻率處出現一個明顯的峰值。進一步的分析顯示此奈米耳能偵測到功率弱至-60 dB的聲響，比起人耳的極限低了6個數量級。
此元件可望用來分析像細菌或病毒等微生物所產生的聲音，對於會強烈吸收或散射光而無法以光學顯微鏡觀察的人造微型物體，也可利用此技術研究它們產生的聲頻振動。該團隊指出，若將此超靈敏的聲波探測器置於微小樣本周圍，有機會發展出一套新的聲學顯微術(acoustic microscopy)。詳見Phys. Rev. Lett. Vol. 108, 018101 (2012)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/48265
譯者:陳香如(穩懋半導體)
責任編輯:劉家銘
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