超聲技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用了數(shù)十年，幫助潛水艇導(dǎo)航并讓醫(yī)生非侵入性地檢查患者，但它可能會(huì)變得更加強(qiáng)大。研究人員開發(fā)出一種“超級(jí)”超聲波傳感器，它非常靈敏，可以聽到空氣分子在四處移動(dòng)或者是單個(gè)細(xì)胞的振動(dòng)。 XL>v$7`#  
&1Dq3%$c  
/n;-f%dL  
在普通的超聲設(shè)備中，發(fā)射器和接收器由壓電晶體制成。這意味著當(dāng)電流施加到它們時(shí)它們會(huì)振動(dòng)，從而產(chǎn)生超出人類聽覺范圍的高頻聲波。這些聲波通過空氣，水或軟組織，當(dāng)它們撞到更堅(jiān)固的表面時(shí)會(huì)以不同的速率反彈。當(dāng)它們返回晶體時(shí)，過程反向運(yùn)行 - 振動(dòng)產(chǎn)生電流，計(jì)算機(jī)可以破譯該信息以創(chuàng)建圖像，例如，可以清楚地看到子宮中的胎兒。 tr0P;}=  
,R/HT@  
然而這些設(shè)備的敏感程度是有限的。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，澳大利亞昆士蘭大學(xué)的研究人員使用完全不同的設(shè)置來制作超聲波傳感器。在這項(xiàng)研究中，接收器是一個(gè)微小的硅片，寬148微米，厚1.8微米，后面是激光器。當(dāng)聲波在不同的地方撞擊磁盤時(shí)，表面會(huì)輕微扭曲，激光可以讀取這些干擾，從而產(chǎn)生更精確的圖像。 :&ir5xHS  
W|J8QNL?jm  
“這是基于我們利用激光測(cè)量納米級(jí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的新能力 - 在測(cè)量?jī)x的水平上（原子核寬度的千分之一），”該研究的通訊作者Warwick Bowen教授向New Atlas解釋道。 “這種能力的開發(fā)是為了實(shí)現(xiàn)新的量子技術(shù)。在這里，我們使用它來代替超聲波傳感。超聲波驅(qū)動(dòng)硅片上微尺度結(jié)構(gòu)的機(jī)械振動(dòng)，然后我們用激光讀出�！� .w3.zZ0[  
d;O16xcM/  
據(jù)Bowen介紹，這些新型傳感器的精確度比現(xiàn)有技術(shù)高出約100倍。該設(shè)備可以測(cè)量超聲波，這些超聲波施加的力非常小，它們的重力對(duì)病毒的影響很大，它實(shí)際上可以聽到隨機(jī)移動(dòng)的空氣分子。在更實(shí)際的意義上，這種超聲波可以很快用于聽到個(gè)體細(xì)胞和細(xì)菌。 <a7y]Py  
KB49~7XjQ@  
“短期來看，傳感器可以提供一種研究細(xì)胞健康和功能的新方法，”Bowen說道。“活細(xì)胞隨著它們的運(yùn)作而振動(dòng)。聽這些振動(dòng)可以提供信號(hào)，不僅是細(xì)胞是活著還是死亡，還有關(guān)于它是健康還是生病的，無論是正常的還是惡性的，或者只是關(guān)于內(nèi)部的過程是什么。我們的傳感器提供了一種在單細(xì)胞水平直接聽到這些振動(dòng)的方法。”
a5jc8S>  
g*69TqO^  
最終，該技術(shù)還可以用于改進(jìn)航空和水下車輛的導(dǎo)航，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，解鎖一系列全新的醫(yī)學(xué)成像可能性，例如監(jiān)測(cè)通過身體的單個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。 i-[ic!RnKj  

s>(OK.o  
該研究發(fā)表在《自然-通訊》雜志上。 s^+h>  
cjfYE]  
鏈接地址：https://www.nature.com/articles/s41467-018-08038-4