Na Caltechu potrafią mechanicznie zważyć cząsteczkę

Zespół z California Institute of Technology (Caltech) stworzył pierwsze w historii urządzenie mechaniczne pozwalające mierzyć masę pojedynczej cząsteczki. Urządzenie takie może pomóc lekarzom w diagnozowaniu pacjentów, ułatwi badanie wirusów i działanie komórek. Niewykluczone też, że pozwoli na lepsze badanie nanocząsteczek i zanieczyszczenia powietrza.

Głównym elementem urządzenia jest wibrująca struktura podobna do mostka. Gdy znajdzie się na nim cząsteczka, można ją zważyć badając zmiany w częstotliwości drgań „mostka“.

Urządzenie bazuje na technice, którą Michael Roukes i jego zespół rozwijają przez ostatnie 12 lat. W 2009 roku naukowcy wykazali, że rezonator oparty na systemach nanoelektromechanicznych może posłużyć do pomiaru wagi molekuł, które zostaną rozpylone nad urządzeniem. Trudność polegała jednak na tym, że zmiany w częstotliwości zależą od miejsca na „mostka“ na którym znajdzie się cząsteczka. Jako,że nie można było dokładnie określić tego miejsca, konieczne było przeprowadzenie około 500 pomiarów identycznych cząsteczek, by określić ich wagę.

Teraz naukowcom udało się pokonać ten problem dzięki szczegółowej analizie rodzaju drgań, w które wpada „mostek“ po zetknięciu z molekułą. Uczeni spostrzegli, że wystarczy zbadać zmiany w zaledwie dwóch rodzajach drgań (jednym, w którym cały cały „mostek“ przesuwa się tak samo oraz w drugim, gdy dwa jego końce odchylają się w przeciwne strony tworząc literę S) by określić pozycję i masę cząsteczki.

Dzięki pracom uczonych z Caltechu możliwe będzie teraz precyzyjne określanie masy ciężkich obiektów, jak wirusy czy proteiny. Najpopularniejszą metoda pomiarową jest obecnie spektroskopia masowa, która wykorzystuje pole elektromagnetyczne. Jako, że masywne cząsteczki słabo z nim oddziałują, ich pomiar jest mniej dokłady.