Створено мікрофон із єдиної молекули

Відомо, що мікрофони, пристрої, які перетворюють звукові хвилі на електричні сигнали, бувають різних типів і різних розмірів, починаючи від громіздких студійних мікрофонів і закінчуючи крихітними мікрофонами, котрі припаюють на плати мобільних телефонів. Але те, що вдалося зробити групі дослідників з Лундского університету (Швеція) по праву можна назвати найменшим мікрофоном у світі. Адже чутливим елементом цього мікрофону виступає одна єдина молекула, яка коливається під впливом звукових хвиль.

Коли ми говоримо про звук, ми маємо на увазі коливання, що передаються через повітря, через газ іншого типу, через воду або через інше середовище. Ці коливання повітря, які торкнулися барабанних перетинок, примушують їх вібрувати і подразнювати закінчення слухового нерва, що дозволяє нам з вами сприймати звуки, чути.

У новому молекулярному мікрофоні роль барабанної перетинки виконує одна єдина молекула дибензотерилена (dibenzoterrylene, DBT), коливання якої викликають зміни в спектрі світла її флуоресценції.

Для того, щоб змусити молекулу працювати мікрофоном, науковій групі, очолюваній професором Юксі Тіен (Yuxi Tian), довелося упіймати декілька таких молекул в пастки, що знаходяться усередині кристала антрацену. Звукові коливання примушують коливатися кристал, а молекули DBT при цьому перекочуються усередині порожнин пасток.

Такі переміщення молекул впливають на взаємодію електронних хмар, котрі оточують молекули, з електронами кристалічної решітки антрацену і цей вплив призводить до спектральних змін. Відстежуючи ці спектральні зміни світла флуоресценції за допомогою лазера, приміром, можна визначити частоту і амплітуду звуку, що впливає на цей молекулярний мікрофон.

Звісно, такий мініатюрний акустичний датчик навряд чи стане корисний в нашому повсякденному житті. Окрім цього, структура молекулярного мікрофону для мінімізації теплових шумів від молекул повітря має бути охолоджена до досить низької температури.

Але такий молекулярний мікрофон може знайти застосування в устаткуванні для фізичних лабораторій і там, де дослідники займаються вивченням квантових ефектів за допомогою крихітних коливальних систем, адже за допомогою однієї єдиної молекули можна уловити навіть найслабкіші акустичні коливання.