Wetenschappers en ingenieurs van de Universiteit van Nottingham hebben 's werelds kleinste ultrasone transducers gebouwd die ultrageluid kunnen genereren en detecteren. Deze revolutionaire transducers, die een orde van grootte kleiner zijn dan de huidige systemen, zijn zo klein dat tot 500 van de kleinste over de breedte van één mensenhaar kunnen worden geplaatst.

Hoewel deze apparaten in een vroeg stadium talloze mogelijkheden bieden voor beeldvorming en metingen op schalen die duizend keer kleiner zijn dan conventionele ultrasone trillingen. Ze kunnen zo klein worden gemaakt dat ze in cellen kunnen worden geplaatst om intracellulaire ultrasone trillingen uit te voeren. Ze kunnen ultrageluid produceren met een zo hoge frequentie dat de golflengte kleiner is dan die van zichtbaar licht. Theoretisch maken ze het voor ultrasone beelden mogelijk om fijnere foto's te maken dan de krachtigste optische microscopen.

Het werk, door de Applied Optics Group in de divisie elektrische systemen en optica is zo potentieel innovatief geacht dat het vorig jaar een £ 850 ontving, 000 vijfjarige Platform Grant door de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) om geavanceerde ultrasone technieken te ontwikkelen. Het team is ook ondersteund door een extra financiering van £ 350, 000 van een EPSRC-subsidie ​​​​om ruimtevaartonderzoek te ondersteunen.

Matt Clark, van de Groep Toegepaste Optica, zei:"Met de opkomst van nanotechnologie heb je krachtigere diagnostische hulpmiddelen nodig, vooral degenen die niet-destructief kunnen werken en die kunnen worden gebruikt om toegang te krijgen tot de mechanische en chemische eigenschappen van de monsters op deze schaal. Deze nieuwe transducers zijn enorm opwindend en brengen de kracht van ultrasoon naar de nanoschaal."

De ultrasone transducers bestaan ​​uit sandwich- of schaalachtige structuren die zorgvuldig zijn ontworpen om zowel optische als ultrasone resonanties te bezitten. Wanneer ze worden geraakt door een puls van laserlicht, gaan ze met een hoge frequentie rinkelen, waardoor ultrasone golven in het monster worden gelanceerd. Wanneer ze worden geëxciteerd door ultrageluid, worden de transducers zeer licht vervormd en dit verandert hun optische resonanties die worden gedetecteerd door een laser.

De apparaten kunnen worden geconstrueerd met behulp van micro-/nanolithografietechnieken die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt voor microchips, of door moleculaire zelfassemblage waarbij de transducers chemisch worden geconstrueerd.

Misschien wel de meest bekende toepassing van ultrasoon geluid is medische beeldvorming, maar het wordt ook veel gebruikt in technische toepassingen en voor chemische detectie. Deze kleine transducers openen de mogelijkheid om deze technieken op de kleinste schalen te gebruiken, bijvoorbeeld in cellen en op nano-engineered componenten.

Dr. Clark zei:"Stel je beeldvorming in cellen voor op dezelfde manier waarop ultrasone beeldvorming in lichamen wordt uitgevoerd. Theoretisch zouden we een hogere resolutie kunnen krijgen met de nano-ultrasoon dan met optische microscopen en het contrast zou zeer interessant zijn. Bovendien zouden de transducers kunnen worden gemaakt in zeer gevoelige chemische sensoren — ultrasone SAW-sensoren worden gebruikt op de normale schaal voor elektronische neuzen — hierdoor kunt u chemische sensoren in weefsel of in verf verspreiden — zodat u verf kunt maken met chemische sensoren om corrosie of explosieven te detecteren in het."