Нано-гитара

На новой наногитаре учёные играют лазерным лучом

Микрометр — это миллионная доля метра. 10 микрометров — 10 миллионных метра и длина электрогитары, созданной американскими учёными. За свои сверхмалые размеры инструмент получил название "Наногитара". Но самое поразительное — то, что на ней можно играть! 

Первую в мире и, соответственно, самую маленькую на планете гитару в Корнельском университете (Cornell University) создали ради забавы ещё 6 лет назад — летом 1997 года. Длина этой гитары — те самые 10 микрометров — размер клетки крови. Шесть струн с грифом шириной 50 нанометров (миллиардных долей метра) соответствовали сотне атомов. 

Теперь стоп. Для сравнения: диаметр человеческого волоса — около 200 микрометров или 200 тысяч нанометров. Это значит, что первая наногитара (nanoguitar) была в 20 раз меньше волоса. Подумайте об этом. 

Теоретически первые наноструны можно было пощипать атомным микроскопом. Но поскольку они бы резонировали в неслышимых частотах, на первой наногитаре, видимо, решили не бренчать. В общем, учёные позабавились, а заодно и продемонстрировали возможности нанотехнологий и потенциал микроэлектромеханических систем (microelectromechanical systems — MEMS). За что и получили достойную награду. Короче говоря, вот он — первый нанотехнологический Fender Stratocaster.

Ну, а новая наногитара по форме повторяет Gibson Flying V — гитары, известной в народе под прозвищем "Ласточка". Она приблизительно в пять раз больше, чем предшественница, но всё ещё настолько маленькая, что без микроскопа заметить её невозможно.

Струны, сделанные из кремниевых прутиков, звенят на 17 октав выше, чем струны обычной гитары, или на частотах выше в 130 тысяч раз. 

Дёргать эти струны можно лазерным лучом: вибрируя, они вмешиваются в луч, а отражённый свет при помощи электроники можно преобразовать в слышимые ноты. 

Играть можно и аккордами, если активизировать несколько струн одновременно отдельными лазерными лучами. Высота звука нанострун определяется их длиной (от 6 до 12 микрометров), а не силой натяжения, как в нормальной гитаре. Учёные настраивали её при помощи постоянного тока.

Здесь Вы найдёте две коротенькие композиции, сыгранные на наногитаре. Господи, кто бы мог подумать, что мы доживём до этого.

http://www.news.cornell.edu/releases/Nov03/BugleCall.wav

http://www.news.cornell.edu/releases/Nov03/Cagey.wav

Данный инструмент, по словам его создательницы Лидии Сикарик (Lidija Sekaric), относится не к вышеупомянутым MEMS, а вовсе даже к NEMS — наноэлектромеханическим системам (nanoelectromechanical systems). 

По идее, эти NEMS должны быть в два раза меньше, чем MEMS, то есть устройства такого типа могут измерить массу одной единственной бактерии. Но вот с новой наногитарой вышло наоборот — скорее всего, с такой мелочёвкой просто трудновато работать. 

Вообще-то, большинство микроустройств, которые делают в Корнельском университете, на гитары и другие музыкальные инструменты не похоже.

Но исследователи при изучении резонансов частенько сами приходят к "музыкальным аналогиям", поэтому крошечные системы могут напоминать арфы, ксилофоны или барабаны. Или электрогитары, как в нашем случае. 

Дело ещё в том, что привычная форма наногитары делает её ещё и хорошим образовательным инструментом.

Нанотехнологии становятся привлекательнее и понятнее учащейся молодёжи. Способность делать крошечные вещи, вибрирующие на очень высоких частотах, имеет огромный потенциал в электронике. К примеру, нанообъекты можно заставить вибрировать на радиочастотах до сотен Мегагерц. 

Или же NEMS могли бы заменить кварцевые кристаллы в сотовых телефонах, делая ту же самую работу, но занимая меньше места и потребляя значительно меньшее количество энергии. 

Кроме того, наноэлектромеханические системы могут использоваться, чтобы обнаружить колебания, и тем самым, помочь идентифицировать объекты или слабые звуки, по которым можно предсказать отказ какой-нибудь техники.

Как показывает наногитара, NEMS могут модулировать свет. 

Это означает, что системы могут использоваться в оптико-волоконных коммуникациях. 

В настоящее время там для двухсторонней связи требуется направлять луч лазера в оба конца. 

Вместо этого мощный луч можно было направить в одну сторону, где он бы модулировался и отражался гораздо менее дорогим устройством NEMS. 

Сейчас вдохновлённые звучанием наногитары учёные определяют, какие материалы больше всего подходят для создания NEMS, пытаются окончательно разобраться, как эти маленькие системы работают, и что они могут делать. 

Мы же слушаем, музыку, сыгранную на струнах, которые в десятки раз тоньше наших волос. Разве не здорово?