Нові ультразвукові наногенераторы дозволяють зазирнути всередину живих клітин, матеріалів та інших утворень
Для більшості з нас ультразвукове сканування асоціюється з медичною технологією, що дозволяє розглянути немовлят прямо в утробі матері. Але команда вчених з Ноттінгемського університету, працює над розширенням області застосування ультразвукових технологій, розробила нові ультразвукові наногенераторы, за допомогою яких вчені отримають змогу "просвітити" високочастотним ультразвуком живі клітини та інші мають складну структуру матеріали.
Основним завданням наукової групи професора Метью Кларка (Matthew Clarke) є розробка технологій, що дозволяють використовувати ультразвук на нанорівні для вивчення матеріалів та об'єктів, які в звичайних умовах непрозорі для ультразвуку. І головним напрямком цієї діяльності є розробка ультразвукових перетворювачів, пристроїв, що дозволяють перетворювати різні сигнали в ультразвукові коливання. В рамках цього напряму вчені розробили новий тип наногенераторов, які мають настільки маленькі розміри, що приводити їх в дію можна тільки за допомогою імпульсів світла лазера.
Нанопреобразователи складаються з двох шарів. Перший шар є шаром золота товщиною 40 нанометрів, а другий складається з більш м'якого і прозорого матеріалу - оксиду олова-індія, матеріалу, який широко використовується у виготовленні сенсорних екранів. Товщина другого становить 160 нанометрів. Коли вийшла на двошаровій структурі фокусується світло лазера певної хвилі, вона починає коливатися на частоті близько 9 ГГц, а верхні гармоніки цих коливань доходять до значення 70 ГГц. Двошарова структура наногенератора може бути сформована у вигляді крихітних квадратних пластинок або у вигляді наночастинок, які можуть бути покриті шаром певних білкових сполук, здатних міцно зв'язуватися з поверхнею клітинних мембран.
Розмістивши на поверхні клітини кілька крихітних наногенераторов, вчені за допомогою оптичної системи починають послідовно активувати кожен з генераторів. Високочастотні ультразвукові хвилі уловлюються одним датчиком, інформація з якого також зчитується за допомогою лазерного променя. Поєднавши кілька зображень, отриманих від джерел ультразвуку, розташованих в різних точках простору, вчені отримують можливість отримати зображення нутрощів живої клітини, притому, в трьох вимірах і з досить високою роздільною здатністю.
"Традиційні ультразвукові технології не працюють на нанорівні, а аналіз складних матеріалів за допомогою ультразвуку утруднюється тим, що дуже важко пов'язати дані, одержувані з ультразвукового датчика з елементами внутрішньої структури матеріалу. Наш новий метод дозволяє з допомогою безлічі наногенераторов перетворити кілька наборів даних в єдину інформацію, пов'язану з внутрішніми елементами клітини або структури складних матеріалів".