Физики создали сверхкомпактный акустический чип, который регистрирует кванты звука и может фиксировать тончайшие движения живых молекул. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на пресс-релиз Калтеха.
Физики из Калтеха и Стэнфорда разработали наноразмерное квантовое акустическое устройство, способное улавливать одиночные фононы — кванты механических вибраций. Технология позволяет отказаться от громоздкого лабораторного оборудования и открывает путь к созданию датчиков для изучения структуры белков в реальном времени.
В квантовой акустике звуковые волны используются для измерения тончайших изменений в объектах. Однако до сих пор для управления звуком на квантовом уровне ученым приходилось подключать акустические чипы к громоздким внешним устройствам — сверхпроводящим кубитам, которые применяются в квантовых компьютерах. Это делало приборы слишком большими и неприменимыми вне специализированных лабораторий.
Авторы новой работы нашли изящный способ обойтись без внешних надстроек. Они использовали внутренние дефекты самого материала чипа — ниобата лития. Такие атомные дефекты обычно считаются браком, так как они разрушают квантовые сигналы. Но физики научились ювелирно управлять ими с помощью электрического поля, превратив помеху в чувствительный встроенный сенсор.
В ходе экспериментов устройство продемонстрировало способность улавливать одиночные фононы (кванты звука) на гигагерцовых частотах. Длина таких акустических волн настолько мала, что сопоставима с размерами сложных биологических молекул.
Биологические измерения — главный приоритет команды. Созданный чип работает как микроскопический квантовый микрофон: он способен фиксировать механические колебания отдельных белков и ДНК. Это позволит ученым в деталях исследовать динамику изменения формы белков в реальном времени, что критически важно для понимания природы множества заболеваний.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
На обложке: общий вид смонтированного чипа устройства с проволочной разваркой на печатной плате, подготовленного для криогенных экспериментов в рефрижераторе растворения. Источник: Oliver Hitchcock / Stanford University
