فناوری «مافوق مافوق‌صوت» با قابلیت تحلیل امواج در مقیاس یک‌هزارم اتم (+عکس)

دستگاهی که هم اکنون بر این اساس ساخته شده است می‌تواند امواج مافوق صوت که بر اساس نیروی گرایش زمین در اندازه بسیار کوچک بر اساس نحوه فعالیت یک ویروس در بدن انسان فعال می‌شوند را تشخیص دهد و حتی می‌تواند صدایی که ملکول‌ها به صورت تصادفی در جریان حرکت‌های خود ایجاد می‌کنند را ثبت کند.

موبنا – فناوری‌های مافوق صوت از دهه‌ها قبل مورد استفاده قرار گرفته‌اند و با کارایی‌های مختلف خود به بشر کمک کردند بتواند کنترل زیردریایی‌ها را در دست بگیرد و پزشکان به کمک آن زایده‌های غیرتهاجمی در بدن انسان را تشخیص دهند و البته در دیگر موارد هم به کار روند. با این وجود محققان به این نتیجه رسیده‌اند که فناوری مذکور باز هم جای پیشرفت دارد و می‌توان آن را تقویت کرد. گروهی از دانشمندان به تازگی موفق به ساخت حسگر «مافوق» مافوق صوت شدند که بسیار حساس است و می‌تواند صدای مولکول‌های هوا در اطراف ما را بشنود یا ارتعاشات ناشی از حرکت هر کدام از سلول‌ها را تشخیص دهد.

در دستگاه‌های مافوق صوت معمول سیستم فرستنده و گیرنده از کریستال‌های پیزوالکتریک ساخته می‌شود. این مسئله به آن معنی است که وقتی جریان برای آنها اعمال می‌شود، آنها لرزش ایجاد می‌کنند و امواج صوتی با فرکانس بالا را فراتر از محدوده شنوایی انسان به وجود می‌آورند. این امواج صوتی می‌توانند از هوا، آب یا بافت‌های نرم  عبور کنند و سپس با توان متفاوت به سمت سطح جامد برمی‌گردند. زمانی که آنها در جریان بازگشت با کریستال‌ها برخورد می‌کنند، روند مذکور به صورت معکوس عمل می‌کند. بر این اساس ارتعاشات به وجود آمده جریان را تولید می‌کنند و رایانه‌ها می‌توانند اطلاعات ناشی از این جریانات را رمزگشایی کنند.

با این وجود باید توجه داشت میزان حساسیت دستگاه‌هایی که هم اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرد با محدودیت‌های فراوان مواجه است. محققان دانشگاه کوئینزلند به منظور پشت سر گذاشتن محدودیت‌های مذکور از یک روش کاملا متفاوت استفاده کردند تا بتوانند حسگرهای «مافوق مافوق صوت» خود را مورد استفاده قرار دهند. در اقدام جدید بخش گیرنده به صورت یک دیسک سیلیسی ساخته شد که 148 میکرون عرض و 1.8 میکرون ضخامت داشت و در قسمت پشت آن یک سیستم لیزری تعبیه شده بود. زمانی که امواج صوتی با نقاط مختلف دیسک برخورد کردند، سطح آن به صورت اندک تغییر حالت داد و سپس سیستم لیزری این اختلالات کوچک را برای تولید تصویر دقیق‌تر ذخیره کرد.

پروفسور «وارویک باوِن» از مدیران این گروه تحقیقاتی که گزارش نهایی مربوط به آن را هم آماده کرد در این خصوص گفت: «این فناوری مبتنی بر ظرفیت‌ جدیدی توسعه یافته است که ما آن را به تازگی کشف کرده‌ایم. سیستم جدید مبتنی بر نور لیزر عمل می‌کند تا بتواند حرکات مکانیکی را در مقیاس نانو تشخیص دهد. با این توضیح ما می‌توانیم کوچک‌ترین حرکات در سطح اتم‌متر را تشخیص دهیم. اتم‌متر در اصل یک هزارم عرض  یک هسته اتمی محاسبه می‌شود. این قابلیت هم اکنون توسعه یافته است تا بتوانیم فناوری‌های کوانتومی را دقیق‌تر و بهتر از گذشته به کار گیریم. ما هم اکنون از این فناوری به جای حسگرهای مافوق صوت استفاده می‌کنیم. امواج مافوق صوت به صورت مکانیکی ساختارهایی در مقیاس میکرو و نانو را روی تراشه سیلیکونی به ارتعاش درمی‌آورند و سپس ما این ارتعاشات را از طریق نور لیزر تحلیل می‌کنیم».

به گفته پروفسور باون، این حسگرهای جدید نسبت به فناوری‌های کنونی 100 برابر دقیق‌تر عمل می‌کنند. دستگاهی که هم اکنون بر این اساس ساخته شده است می‌تواند امواج مافوق صوت که بر اساس نیروی گرایش زمین در اندازه بسیار کوچک بر اساس نحوه فعالیت یک ویروس در بدن انسان فعال می‌شوند را تشخیص دهد و حتی می‌تواند صدایی که ملکول‌ها به صورت تصادفی در جریان حرکت‌های خود ایجاد می‌کنند را ثبت کند. به صورت عملی‌تر این حسگرهای مافوق مافوق صوت می‌توانند در آینده نزدیک برای گوش دادن به صدای هر یک سلول یا باکتری مورد استفاده قرار گیرند.

پروفسور باون در ادامه صحبت های خود توضیح داد: «به صورت خلاصه می‌توان گفت حسگرها می‌توانند روش جدید برای مطالعه میزان سلامت و عملکرد هر یک از سلول‌ها ارایه دهند. سلول‌های زنده در جریان فعالیت‌های خود نوعی ارتعاش ایاد می‌کنند. گوش دادن به صدای ارتعاش آنها می‌تواند سیگنال‌های ایجاد شده را جذب کند و این اتفاق می‌تواند برای تمام سلول‌های زنده و مرده دنبال شود. بر این اساس ما به کمک دستگاه جدید خود می‌توانیم دریابیم که یک سلول تا چه اندازه سلامت یا تا چه میزان سلامتی آن به خطر افتاده است، چقدر در شرایط نرمال یا نگران کننده به سر می‌برد، با میزان عملکرد آن در هر یک از بافت‌های بدن انسان چگونه است. حسگرهای جدید ما روشی را برای گوش دادن مستقیم به صدای ارتعاش هر سلول واحد ارایه می‌دهند».

در پایان می‌توان گفت این فناوری جدید قادر است برای ارتفا سیستم‌های ناوبری پیشرفته در وسایل نقلیه زیردریایی مورد استفاده قرار گیرد و همچنین در بلندمدت می‌توان به کمک آن طیف وسیعی از امکانات تصویربرداری پزشکی را ارایه کرد تا با دنبال کردن حرکت سلول‌ها به صورت واحد، فرمان اختلال و درمان آنها آسان‌تر شود.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

15 − دوازده =

دنبال کنید @ اینستاگرام