Ученые создали нановесы для взвешивания молекул

Международной группой физиков были разработаны удобные весы, которые имеют способность взвешивать массу отдельных молекул. Природа молекул, вес которых необходимо рассчитать, может быть самой разной. Молекулу пластмассы, к примеру, перед взвешиванием необходимо обработать при помощи специального оборудования, сообщает Talks.su.

Молекулы будут взвешивать на нановесах. 268915.jpeg

Основным элементом нановесов является вибрирующая изогнутая пластинка длиной в несколько микрометров, подключённая к микроэлектродам. Когда молекула вещества приходит в соприкосновение с пластинкой, частота колебаний последней изменяется пропорционально массе частицы.

Устройство базируется на двенадцатилетних разработках в области наноэлектромеханических систем (NEMS). Принцип работы его основного компонента был впервые описан в 2009 году - тогда появился первый резонатор, реагирующий на отдельные микрочастицы, пишет Компьютерра. Понадобилось ещё три года изысканий для повышения чувствительности и создания на его основе полноценных высокоточных весов.

Читайте также: Молекула ДНК - матрица на все руки

Основная проблема заключалась в том, что на изменение частоты влияла не только масса частицы, но и место её соприкосновения с пластинкой, а также слабые взаимодействия, обусловленные распределением электронной плотности. Устранить эти неопределенности стало возможным благодаря отказу от схемы простых периодических колебаний в пользу вибрационных моделей. 

В новых весах пластинка постоянно переключается между предустановленными режимами вибрации, а по суммарной картине изменения частот можно точно судить о массе частицы, даже если она будет представлена отдельной молекулой.

В отличие от масс-спектрометрии, для работы с новым методом нет необходимости в предварительной ионизации миллионов частиц. Впервые стало возможным быстро измерять массу отдельных молекул в нативном виде.

Для тестирования нового прибора, ученые измеряли массу иммуноглобулинов - антител, участвующих в нейтрализации чужеродных тел в организме, добавляет Лента.ру. Исследователи вычисляли массу частиц в реальном времени, что, среди прочего, позволило определить их тип. Создатели весов говорят, что новые весы можно производить на уже существующих мощностях, в частности, использовать оборудование для производства кремниевых микросхем.