Невидимый скальпель из ультразвуковых волн
На сегодняшний день область применения всевозможных ультразвуковых устройств затрагивает практически все отрасли деятельности человечества, но чаще всего такие технологии используются в медицине. С помощью ультразвука можно наблюдать за развитием младенца в чреве матери, дробить камни в почках и мочевом пузыре, лечить воспаления мышечных тканей и много чего еще. Новая акустическая линза на основе углеродных нанотрубок сделает некий прорыв, так ка ультразвуковые волны служат тончайшим скальпелем, который позволяет проводить различные действия внутри живого организма, исключая хирургическое вмешательство.
Направленные ультразвуковые волны, которые до этого момента использовались в большинстве медицинских установок, имеют достаточно большой фокус. Например, для дробления камней в организме используется звуковой луч, диаметр которого составляет приблизительно 1см. Он не дает возможность работать с небольшими целями: холестерин на стенках кровеносного сосуда, группа раковых клеток. Чтобы справляться с подобными проблемами, использовать ультразвуковой луч, сфокусированный в крайне маленькой точке, учеными Мичиганского университета была использована комбинация из углеродных нанотрубок и света лазера.
Джей Гуо вместе с коллегами разработали специальную опто-акустическую линзу, которая покрыта слоем из углеродных нанотрубок, и служит преобразователем света лазера в высокочастотные звуковые колебания с большой амплитудой. Свет лазера поглощается нанотрубками, а его энергия их нагревает. Второй слой линзы изготовили из специального синтетического материала, который значительно расширяется под воздействием высокой температуры. Он является неким звуковым усилителем. Чтобы получить ультразвук, исследователи модулировали свет лазера с необходимой частотой, который падал на поверхность 6-мм опто-акустической линзы. Она эффективно преобразовывала энергию света в энергию звуковых колебаний. В итоге получились ультразвуковые волны, которые по частоте превышают порог человеческого слуха в 10 тысяч раз.
Кроме высокой частоты, ультразвуковые волны были довольно сильно сфокусированы. Это означает, что исследователи, изменяя некоторые параметры, могли получать диаметр фокусного пятна от 6-15 микрон до 300-400.