一枚針掉在地上,是非常安靜的。但一個細菌會怎么樣呢? 7 ~2 o$ w0 l- J& {6 M+ z% J
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要聽到小于一定尺寸的任何東西,通常都是很難做到的。但如果你有“納米耳”,就不會這樣。這種耳是微觀黃金粒子,被激光束捕捉,可以辨別的聲音比人類通常可以聽到的,要弱一百萬倍。 0 z8 z% ~3 {8 P$ n9 \4 d
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聲波產生,是因為空氣被壓縮和解壓,原因是壓力波。測量這種壓力,其實是測量空氣分子的來回運動,這就會看到一種正弦波模式,正是這使聲音有一個給定的頻率。
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不過,要在微小的尺度測量聲波,就需要一種方法,測量的運動也是在類似的小尺度,而且沒有麥克風可以做到這一點。這正是金粒子和激光束可以做到的。
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激光束形成一副“光鑷”,激光束用透鏡聚焦,然后,這束激光就可以左右移動微小粒子。這是一個常見的方法,用于許多領域,可研究分子生物學。
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5 S T( Y- J0 i6 T8 l( K 在這種情況下,光學物理學家約亨 菲爾德們(Jochen Feldmann)和他的同事們,在德國慕尼黑大學(University of Munich in Germany)光子學和光電子組,捕捉到60納米寬的金粒子,采用的就是激光。金粒子沉浸在水中,周圍是其他類似物質。然后,科學家們用另一束激光加熱其他納米粒子,測量第一種粒子會有多少運動,進行響應。
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他們得到的是一種方法,聽到的振動更為敏感,超過以往任何時候。他們甚至可以分辨,聲音來自哪個方向。三維陣列可以形成一幅聲學圖像,反映非常小的物體。
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0 q: {; K" |$ m2 ~" Q+ ?7 t 那么,為什么關心細菌聽起來像什么?還需要做一些研究,這才能成為一種實驗工具,但早期跡象顯示,它可用于觀察微生物移動,所采用的方法是前所未有的。即使沒有別的意義,它也開辟了一個全新的研究反向,就像超聲技術開辟產前保健那樣。 8 @' E1 G" ]6 i! u+ }' |
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這項成果發表于2012年1月3日的《物理評論快報》(Physical Review Letters),題為《光學捕捉金納米粒子聆聽微觀世界》(Optically Trapped Gold Nanoparticle Enables Listening at the Microscale)。 |