該裝置是一種直徑只有人類頭發(fā)直徑百分之一的納米光纖，由極薄的二氧化錫纖維制成，表面涂上聚乙二醇薄層，并嵌有金納米粒子。其工作原理是：當(dāng)被光線照射時(shí)，金納米粒子會(huì)與光相互作用，將光散射。這些光信號(hào)以特定的強(qiáng)度出現(xiàn)，可以用傳統(tǒng)顯微鏡觀察到。當(dāng)光纖被置于含有活細(xì)胞的溶液中時(shí)，來(lái)自細(xì)胞的力或聲波會(huì)撞擊金納米粒子，將它們推入聚乙二醇涂層，從而更接近光纖，粒子與光的相互作用會(huì)更強(qiáng)烈，產(chǎn)生的光信號(hào)會(huì)更強(qiáng)。通過(guò)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分析，研究人員可檢測(cè)出光纖從周圍細(xì)胞拾取的力或聲音的強(qiáng)度。

當(dāng)這一裝置被放置在含有活幽門(mén)螺旋桿菌的溶液中時(shí)，它可以檢測(cè)到160飛牛頓（10萬(wàn)億分之一牛頓）的力，這也是幽門(mén)螺旋桿菌在腸道中移動(dòng)產(chǎn)生的力量。而若把其放置在小鼠心肌細(xì)胞的培養(yǎng)液中，它能檢測(cè)到心肌細(xì)胞跳動(dòng)的聲音，這比人耳所能聽(tīng)到的最弱音量還要低1000倍。

該裝置的關(guān)鍵是聚乙二醇涂層，它就像一個(gè)彈簧墊，要足夠靈敏才能被細(xì)胞產(chǎn)生的微弱的力或聲波壓縮到不同的厚度。而這一涂層是可以調(diào)整的：如果想要測(cè)量更大的力，可以使用更硬的涂層；如果要測(cè)量的力很小，則可以使用像水凝膠一樣的較軟涂層。

研究人員表示，作為一種超靈敏的納米機(jī)械探測(cè)工具，新裝置為研究一些微弱力提供了有力支持。它不僅能夠收集微弱的力和聲音，還可以對(duì)其進(jìn)行量化；不僅比原子力顯微鏡更靈敏，也比原子力顯微鏡更小巧。他們計(jì)劃使用這種納米光纖來(lái)測(cè)量單個(gè)細(xì)胞的生物活性和機(jī)械行為；改善這種光纖的“聽(tīng)力”，以創(chuàng)建超靈敏的生物聽(tīng)診器，并用于開(kāi)發(fā)新的成像技術(shù)。

有句話形容人聽(tīng)力好，說(shuō)能聽(tīng)見(jiàn)花瓣落地的聲音。但跟細(xì)菌鞭毛的搖動(dòng)聲相比，花瓣落地聲簡(jiǎn)直是爆破了。然而新科技超出了古人的想象力，硬是聽(tīng)見(jiàn)了比聽(tīng)力下限還細(xì)碎一千倍的聲響。而且原理又那么巧妙，能用塑料、黃金和錫銹做出一根偵測(cè)線來(lái)，稱得上巧奪天工了。不由人不贊嘆。