О существовании ультразвука известно уже давно. На протяжении десятилетий технология помогала подводным лодкам ориентироваться в пространстве, а врачам — осматривать пациентов без хирургического вмешательства. У современных ультразвуковых аппаратов есть ограничения по мощности, но исследователи из Университета Квинсленда придумали, как увеличить их силу почти в сотню раз. Они уверяют, что новое устройство способно уловить звук движения молекул воздуха и даже вибрации отдельных клеток.

Обычно ультразвуковые устройства состоят из приемника и излучателя, сделанных из пьезоэлектрических кристаллов. Когда на них воздействует электрический ток, они вибрируют и создают высокочастотные звуки выше 20 000 герц — как известно, они не воспринимаются человеческим ухом.

Излучаемые звуковые волны проходят сквозь воздух, воду и мягкие ткани, а от твердых поверхностей отскакивают с различной скоростью. Когда они возвращаются к кристаллам, происходит обратный процесс — вибрации создают электрический ток, который позволяет компьютеру распознать форму объекта, от которого оттолкнулись волны. Таким образом, например, можно посмотреть зародыш в утробе матери.

Чтобы повысить силу устройства, исследователи применили другую конструкцию: приемник состоит из крошечного кварцевого диска шириной 148 микрон и толщиной 1,8 микрона. Сзади него находится лазер, который моментально считывает мельчайшие искажения на диске, вызванные отраженными звуковыми волнами.

Повышенная чувствительность позволяет получить более детальную информацию и даже слышать, как двигаются бактерии.

«Технология основана на новой возможности, которую мы разработали с использованием лазерного света для измерения механического движения в наномасштабе, на уровне аттометров (тысячная часть ширины атомного ядра). Эта возможность была разработана для реализации новых квантовых технологий — здесь мы используем ее вместо ультразвукового зондирования. Ультразвуковая волна вызывает механические колебания микромасштабной структуры на кремниевом чипе, которые мы затем считываем лазерным светом», – Уорик Боуэн, автор исследования

Технология может быть использована для прослушивания отдельных клеток и бактерий. Благодаря ей, исследователи могут узнать не только живы ли клетки, но и нормальные они или раковые. Также они смогут больше узнать о протекающих внутри процессах и следить за передвижением бактерий. Использование технологии в технике может повысить точность подводных транспортных средств и улучшить медицинское оборудование.