Главная / На пути к уменьшению: новое наноустройство может взвесить отдельную молекулу

На пути к уменьшению: новое наноустройство может взвесить отдельную молекулу

Опубликовано Мир науки и техники в 6 Сентябрь, 2012 - 16:25.

На пути к уменьшению: новое наноустройство может взвесить отдельную молекулу

Люди, которые сидят на диетах или ходят в спортзал, были бы довольны техническому прогрессу больше, если бы могли проверять свой вес в дальтонах. Даже небольшая пробежка поможет вам сбросить несколько септильйонов дальтонов - единиц массы, которые часто используются в биохимии и являются эквивалентом атомных единиц массы. (Конечно, ни один человек, который заинтересован в своем весе, не хотел бы знать свой полный вес в дальтонах - например, средний человек весит примерно 5 * 1028 дальтонов).

Даже мегадальтон (миллион дальтонов) - это довольно крошечная единица измерения: золотая частица толщиной в пять нанометров весит всего несколько мегадальтонов. Однако исследователи из Калифорнийского технологического института и «CEA-Leti», государственной исследовательской организации из города Гренобль, Франция, создали прибор, который может взвесить отдельные объекты, включая наночастицы и молекулы человеческих антител. Этот прибор - первый в своем роде для определения масс отдельных молекул и наночастиц в реальном мире, пишут исследователи в статье, опубликованной в онлайн журнале Nature Nanotechnology.

Центральной частью прибора является наноэлектромеханический резонатор - тонкая кремниевая планка, которая вибрирует одновременно в двух тональностях. "Это как гитарная струна звучит одновременно в основном регистре и в гармонике». - рассказывает соавтор статьи Майкл Рукес, физик из Калифорнийского технологического института. На фотографии планка расположена по диагонали, в длину она достигает 10 микрон, а в ширину - 300 нанометров.

Тонкие плечи, соединяющие концы планки с остальными частями прибора, превращают вибрации резонатора в электрический сигнал благодаря феномену, известному как пьезорезистивный эффект. «Маленькие детали слегка изгибаются, а когда они изгибаются, то меняется и их сопротивление, - говорит Рукес. - Таким образом, мы можем считывать движение как изменение сопротивления». Одна молекула, возложена на планку, снижает частоту обоих тонов, что изменяет в свою очередь сопротивление, благодаря чему исследователи могут определить и массу частицы, и где на планке она размещена.

Чувствительность прибора к отдельным молекулам позволяет исследователям выполнять спектроскопию массы - определять различные частицы в смеси по их массах - собирая наночастицы золота диаметром в пять и десять нанометров, а также молекулу антитела иммуноглобулина М, которая весит почти один мегадальтон. (Доказано, что природные молекулы гораздо более устойчивы по своей конструкции, чем рукотворные наночастицы, массы которых варьируются в зависимости от различных факторов.)

Рукес отмечает, что предыдущие резонаторы могли измерить молекулярные массы, однако лишь после того, как на планку весов клали сотни одинаковых молекул. «Мы не могли на самом деле определить их массу по отдельности», - говорит он. Новая, более чувствительна версия должна позволить исследователям выполнять спектроскопию массы для определения различных частиц в смешанном образце. Например, исследователи смогут анализировать биологический образец, чтобы найти биомаркеры с известной массой. «Если мы сможем сделать это на отдельных частицах, то можем начать исследовать сложные смеси», - говорит Рукес.

Теги: , , ,

Читайте нас тут


Наш RSS В Контакте [info]

Фото обзоры

Рейтинг@Mail.ru