صدایی که می‌شنوید صدای حمله میکروب‌هاست

اگر افتادن یک سوزن ته‌گرد یا برگ درخت را جنبشی تقریبا بی‌صدا می‌دانیم، پس در مورد سر و صدای حرکت یک موجود ذره‌بینی مثل باکتری چه باید گفت؟ واقعیت این است که شنیدن صدای هر چیزی …

اگر افتادن یک سوزن ته‌گرد یا برگ درخت را جنبشی تقریبا بی‌صدا می‌دانیم، پس در مورد سر و صدای حرکت یک موجود ذره‌بینی مثل باکتری چه باید گفت؟ واقعیت این است که شنیدن صدای هر چیزی که اندازه‌اش از حد مشخصی کوچک‌تر شود، کاری غیرعادی و دشوار محسوب می‌شود. البته این قضیه تا زمانی به قوت خودش باقی بود که پای فناوری نانو به دنیای صدابرداری باز نشده بود. شنود دنیای میکروسکوپی به گوش‌های میکروسکوپی هم نیاز دارد و حضور نانو گوش‌ها می‌تواند دنیای صامت موجودات ذره‌بینی را از خاموشی برهاند. این نوع گوش یا ابزار شنوایی در واقع یک نانو ذره طلاست که در دام یک پرتو لیزری گرفتار شده و می‌تواند به صدایی که یک میلیون بار ضعیف‌تر از فرکانس معمول برای شنوایی انسان است، واکنش نشان داده و آن را بشنود.

امواج صوتی یا همان صدا زمانی تولید می‌شود که هوا توسط موج‌های فشار دچار افزایش و کاهش فشار شود. سنجش این فشار و به بیان دیگر اندازه‌گیری واقعی میزان پس و پیش رفتن ملکول‌های هوا به صورت یک الگوی موج سینوسی جلوه می‌کند و همین اتفاق است که فرکانس معینی را تولید می‌کند. البته اندازه‌گیری امواج صوتی ایجاد شده در مقیاس‌های خیلی کوچک، نیازمند روشی برای اندازه‌گیری جنبش‌ها در مقیاسی به همان کوچکی است؛ بدیهی است که هیچ میکروفنی نمی‌تواند در چنین دنیای خردی حساسیت کافی برای شنیدن داشته باشد، این همان جایی است که ذرات طلا و اشعه لیزر به داد پژوهشگران رسیدند.

مکانیسم گوش نانویی از همان متد معمولی که در حوزه‌های مختلف تحقیقات زیست‌شناسی ملکولی استفاده می‌شود، پیروی می‌کند. روش کار از این قرار است که اشعه لیزر به فرم یک انبرک نوری درمی‌آید. پرتو لیزر توسط یک عدسی متمرکز می‌شود و این شعاع می‌تواند ذرات خرد را از طریق القای حرارتی به جنبش و حرکت وادارد. در مورد این نانو گوش طلایی نیز محققان با استفاده از اشعه لیزر یک ذره طلا به عرض ۶۰ نانومتر را در مجاور آب، گرم کردند. حال نانو ذره طلا که با میزان مشخص و حقیقی از انرژی تابشی گرم شده بود، شروع به حرکت و نوسان کرد. این نوسانات با دریافت هر شوک صوتی تغییر می‌کردند و این طور بود که دانشمندان​ توانستند آرام‌ترین صدای دنیا را بشنوند.نتیجه کار محققان دست یافتن به روشی برای شنیدن ارتعاشات و نوسان‌ها با درجه‌ای از حساسیت بود که تا پیش از آن سابقه نداشته است. ضمن این که محققان با استفاده از این نانو گوش طلایی توانستند حتی جهت صدا را مشخص کنند.هرچند به گفته محققان، چنین روشی تا رسیدن به جایگاه یک ابزار آزمایشی و کاربردی در حوزه تحقیقات میکروبی هنوز جای کار و توسعه بیشتری دارد، ولی نشانه‌های اولیه حکایت از آن دارد که فناوری گوش نانویی می‌تواند امکان مشاهده جابه‌جایی و حرکت میکروارگانیسم‌ها را فراهم کند.

Discovery

مترجم: مهریار میرنیا